Le terrain sur lequel nous nous trouvons n'est pas aussi solide qu'il y paraît. Plusieurs facteurs font trembler et vaciller la Terre entière. La fermeté et l'immuabilité du sol sous nos pieds est une illusion créée par notre point de vue limité. Notre planète tourne sur son axe toutes les 23 heures 56 minutes et 4 secondes. Il tourne également autour du soleil, le système solaire tourne autour du centre de la Voie lactée et la galaxie se précipite à travers l'univers en direction du Grand Attracteur. Les vitesses impliquées dans toute cette action sont vertigineuses.
Même si tout cela n'est pas pris en compte, la Terre est loin d'être stable. Quelque part en dessous de nous, d'énormes morceaux de roches se brisent constamment, forment des vallées, repoussent les montagnes. Entrez en collision et traînez-vous pour former des rivières et des océans. La terre en dessous de nous est constamment et toujours en train de changer, de s'étirer et d'osciller.
Pour la plupart, c'est bien. Cependant, notre compréhension croissante de ces phénomènes nous permet d'en apprendre davantage sur le fonctionnement interne de notre planète. Il est également pratique pour quiconque tente de naviguer et d'atterrir un vaisseau spatial. Il y a sept choses qui font bouger la terre. «Eppur si muove!» Dit Galilée. Et pourtant ça tourne.
Sous pression
Un globe de bureau est une sphère parfaite, il tourne donc en douceur autour d'un axe fixe. Néanmoins, la Terre n'est pas une sphère et sa masse est inégalement répartie et a tendance à se déplacer. Par conséquent, à la fois l'axe autour duquel la planète tourne et les pôles de cet axe se déplacent. De plus, comme l'axe de rotation est différent de l'axe autour duquel la masse est équilibrée, la Terre oscille lorsqu'elle tourne.
Cette oscillation a été prédite par les scientifiques à l'époque d'Isaac Newton. Et pour être précis, cette oscillation se compose de plusieurs.
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L'une des plus importantes est l'oscillation de Chandler, qui a été observée pour la première fois par l'astronome américain Seth Chandler Jr. en 1891. Il fait bouger les pôles de 9 mètres et effectue un cycle complet en 14 mois.
Tout au long du XXe siècle, les scientifiques ont avancé diverses raisons, notamment des changements dans le stockage des eaux continentales, la pression atmosphérique, les tremblements de terre, les interactions aux limites du noyau et du manteau de la Terre.
Le géophysicien Richard Gross du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA à Pasadena, en Californie, a résolu le mystère en 2000. Il a appliqué de nouveaux modèles météorologiques et océaniques aux observations de l'oscillation de Chandler en 1985-1995. Gross a calculé que les deux tiers de ces fluctuations sont causées par des fluctuations de pression sur le fond marin et un tiers par des changements de pression atmosphérique.
«Leur importance relative change avec le temps», dit Gross, «mais à l'heure actuelle, cette cause, une combinaison de changements de pression atmosphérique et océanique, est considérée comme la principale».
L'eau use la pierre
Les saisons sont le deuxième facteur le plus important lié à l'oscillation de la Terre. Parce qu'ils entraînent des changements géographiques de pluie, de neige et d'humidité.
Les scientifiques ont pu déterminer les pôles en utilisant les positions relatives des étoiles dès 1899, et depuis les années 1970, ils sont assistés par des satellites. Mais même si vous éliminez l'influence des fluctuations saisonnières et de Chandler, les pôles de rotation nord et sud se déplacent toujours par rapport à la croûte terrestre.
Dans une étude publiée en avril 2016, Surendra Adikari et Eric Ivins du JPL ont mis en évidence deux pièces essentielles du puzzle de l'oscillation de la Terre.
Jusqu'en 2000, l'axe de rotation de la Terre se déplaçait vers le Canada de deux pouces par an. Mais ensuite, les mesures ont montré que l'axe de rotation changeait de direction vers les îles britanniques. Certains scientifiques ont suggéré que cela pourrait être le résultat de la perte de glace due à la fonte rapide des calottes glaciaires du Groenland et de l'Antarctique.
Adikari et Ivins ont décidé de tester cette idée. Ils ont comparé les mesures GPS des positions des pôles avec les données de GRACE, une étude qui utilise des satellites pour mesurer les changements de masse à travers la Terre. Ils ont constaté que la fonte des glaces du Groenland et de l'Antarctique ne représentait que les deux tiers du récent changement de direction des pôles. Le reste, selon les scientifiques, devrait s'expliquer par la perte d'eau sur les continents, principalement sur le territoire eurasien.
La région souffre de l'épuisement des aquifères et de la sécheresse. Néanmoins, dans un premier temps, le volume d'eau impliqué semble trop petit pour conduire à de telles conséquences.
Par conséquent, les scientifiques ont examiné la position des zones touchées. «Nous savons grâce à la physique fondamentale des objets en rotation que le mouvement des pôles est très sensible aux changements à moins de 45 degrés de latitude», explique Adikari. Autrement dit, exactement là où l'Eurasie a perdu de l'eau.
Cette étude a également identifié le stockage de l'eau continentale comme une explication plausible à une autre oscillation de la rotation de la Terre.
Tout au long du XXe siècle, les scientifiques n'ont pas pu comprendre pourquoi l'axe de rotation se décale tous les 6 à 14 ans, laissant 0,5 à 1,5 mètre à l'est ou à l'ouest de sa dérive générale. Adikari et Ivins ont constaté que de 2002 à 2015, les années sèches en Eurasie correspondaient à des oscillations vers l'est et les années humides aux mouvements vers l'ouest.
«Nous avons trouvé le match parfait», déclare Adikari. "C'est la première fois que quelqu'un réussit à identifier la correspondance parfaite entre le mouvement polaire interannuel et la sécheresse-humidité interannuelle mondiale."
Impact technologique
Les mouvements de l'eau et de la glace sont causés par une combinaison de processus naturels et d'actions humaines. Mais il y a d'autres effets qui affectent l'oscillation de la terre.
En 2009, Felix Landerer, également du JPL, a calculé que si les niveaux de dioxyde de carbone doublaient de 2000 à 2100, les océans se réchaufferaient et se dilateraient de sorte que le pôle Nord se déplacerait de 1,5 cm par an vers l'Alaska et Hawaï pour le siècle prochain. …
De même, en 2007, Landerer a modélisé les effets du réchauffement des océans causé par la même augmentation de la pression et de la circulation du dioxyde de carbone sur le fond de l'océan. Il a découvert que ces changements pouvaient déplacer la masse à des latitudes plus élevées et raccourcir la journée d'environ 0,1 milliseconde.
Tremblement de terre
Ce ne sont pas seulement de grands volumes d'eau et de glace qui affectent la rotation de la Terre lorsqu'elle se déplace. Le déplacement des roches a également cet effet si elles sont suffisamment importantes.
Les tremblements de terre se produisent lorsque les plaques tectoniques qui composent la surface de la Terre commencent soudainement à «se frotter» en passant. Cela pourrait également y contribuer. Gross a mesuré un puissant séisme de magnitude 8,8 qui a frappé la côte chilienne en 2010. Dans une étude encore non publiée, il a calculé que le mouvement des plaques décalait l'axe de la Terre par rapport au bilan de masse d'environ 8 centimètres.
Mais cela n'est basé que sur l'évaluation du modèle. Depuis lors, Gross et d'autres ont essayé d'observer les changements réels dans la rotation de la Terre à partir des données de tremblement de terre des satellites GPS.
Jusqu'à présent, cela n'a pas réussi, car il est assez difficile d'éliminer tous les autres facteurs qui influencent la rotation de la Terre. «Les modèles ne sont pas parfaits et il y a beaucoup de bruit masquant les petits signaux de tremblement de terre», dit Gross.
Le mouvement des masses, qui se produit lorsque les plaques tectoniques passent à proximité, affecte également la durée de la journée. Gross a calculé que le tremblement de terre de magnitude 9,1 qui a frappé le Japon en 2011 a réduit la durée de la journée de 1,8 microsecondes.
Terre tremblante
Lorsqu'un tremblement de terre se produit, il déclenche des ondes sismiques qui transportent l'énergie à travers les entrailles de la terre.
Il en existe deux types. Les "ondes P" compressent et dilatent plusieurs fois le matériau à travers lequel elles passent; les vibrations voyagent dans le même sens que l'onde. Des «ondes S» plus lentes balancent les roches d'un côté à l'autre et les vibrations sont perpendiculaires à leur direction de déplacement.
Les tempêtes intenses peuvent également créer de faibles ondes sismiques, similaires à celles qui provoquent des tremblements de terre. Ces ondes sont appelées microséismes. Jusqu'à récemment, les scientifiques ne pouvaient pas déterminer la source des ondes S dans les microséismes.
Dans une étude publiée en août 2016, Kiwamu Nishida de l'Université de Tokyo et Ryota Takagi de l'Université Tohoku ont rapporté avoir utilisé un réseau de 202 détecteurs dans le sud du Japon pour suivre les ondes P et S. Ils ont retracé l'origine des vagues à une grande tempête de l'Atlantique Nord appelée la «bombe météorologique»: dans cette tempête, la pression atmosphérique au centre chute d'une manière inhabituellement rapide.
Suivre les microséismes de cette manière aidera les chercheurs à mieux comprendre la structure interne de la Terre.
L'influence de la lune
Non seulement les phénomènes terrestres affectent les mouvements de notre planète. Des études récentes ont montré que de grands tremblements de terre se produisent avec la pleine et la nouvelle lune. C'est peut-être parce que le Soleil, la Lune et la Terre sont alignés, augmentant ainsi la force gravitationnelle agissant sur la planète.
Dans une étude publiée en septembre 2016, Satoshi Ida de l'Université de Tokyo et ses collègues ont analysé les stress des marées sur deux semaines avant les tremblements de terre majeurs des vingt dernières années. Sur les 12 plus grands tremblements de terre de magnitude 8,2 ou plus, neuf se sont produits pendant une pleine lune ou une nouvelle lune. Pour les petits tremblements de terre, aucune correspondance n'a été trouvée.
Ida a conclu que l'influence gravitationnelle supplémentaire qui se produit à ces moments peut augmenter l'effet des forces sur les plaques tectoniques. Ces changements doivent être faibles, mais si les dalles sont déjà sous tension, la force supplémentaire peut être suffisante pour déclencher de grandes fractures dans les roches.
Cependant, de nombreux scientifiques sont sceptiques quant aux découvertes d'Ida, puisqu'il n'a étudié que 12 tremblements de terre.
Soleil tremblant
L'idée que les vibrations qui proviennent profondément du Soleil peuvent expliquer un certain nombre de phénomènes de tremblement sur Terre est encore plus controversée.
Lorsque les gaz se déplacent à l'intérieur du soleil, ils donnent naissance à deux types d'ondes différents. Ceux qui sont nés dans le processus de changements de pression sont appelés modes p, et ceux qui se forment lorsque le matériau dense est aspiré par la gravité sont appelés modes g.
Le mode P prend plusieurs minutes pour terminer un cycle de vibration complet; g-mod prend de dix minutes à plusieurs heures. Cette durée est appelée la "période" du mod.
En 1995, une équipe dirigée par David Thomson de l'Université Queen's à Kingston, au Canada, a analysé les modèles du vent solaire - le flux de particules chargées qui émanent du soleil - de 1992 à 1994. Ils ont remarqué des oscillations qui avaient les mêmes périodes que les modes p et g, suggérant que les vibrations solaires étaient en quelque sorte liées au vent solaire.
En 2007, Thomson a de nouveau signalé que les fluctuations de tension inexpliquées dans les câbles sous-marins, les mesures sismiques sur Terre et même les coupures dans les appels téléphoniques ont des modèles de fréquence cohérents avec les ondes du Soleil.
Cependant, les scientifiques pensent que les affirmations de Thomson ont un terrain fragile. Selon les simulations, ces vibrations solaires, en particulier les modes g, devraient être si faibles au moment où elles atteignent la surface du Soleil qu'elles ne pourraient en aucun cas affecter le vent solaire. Même si ce n'est pas le cas, ces schémas doivent avoir été détruits par la turbulence du milieu interplanétaire bien avant d'atteindre la Terre.
Peut-être que l'idée de Thomson est fausse. Mais il existe de nombreuses autres raisons pour lesquelles notre planète tremble et se balance.
ILYA KHEL
