Le jour ne durait que 18 h, il y a 900 millions d'années. Comment expliquez-vous ce phénomène ? Est-il dû au cycle solaire ou au cycle terrestre ?

La rotation de la terre est en effet en train de ralentir. Cela est dû a l'effet des marées dues à la lune principalement (le soleil contribue aussi un peu), qui dissipent une partie de l'énergie de rotation en énergie de déformation de la terre (il y a des marées terrestres d'une amplitude de quelques décimètres, en plus des marées océaniques) et des mers, et en énergie de frottement. Comme l'énergie totale doit être conservée, l'énergie de rotation de la terre doit diminuer. On peut aussi comprendre la chose intuitivement comme ceci : l'effet de marée déforme la terre en une ellipse, dont le grand axe devrait pointer vers la lune (négligeons le soleil pour simplifier). Mais justement, la terre tourne bien plus vite sur elle-même, angulairement, que la lune sur son orbite, et elle n'est pas parfaitement fluide: ainsi le renflement (c'est-à-dire l'extrémité du ballon de rugby qui représente la terre dans ce modèle très schématique), au lieu de pointer exactement vers la lune, va être légèrement "en avance" sur elle (d'un angle d'environ 8 degrés actuellement), car la terre n'est pas parfaitement fluide et sa surface, une fois soulevée par la force de marée, a tendance à suivre la rotation terrestre avant de "retomber". Mais la masse que représente le renflement est attiré par la lune, et comme elle n'est pas sur la droite qui relie la lune et le centre de la terre, un couple de force apparaît qui freine la rotation terrestre. Inversement, la lune subit une légère impulsion et s'éloigne graduellement de la terre, ce qu'on peut interpréter par la conservation du moment cinétique total du système terre-lune.

Ce qui est intéressant, c'est que ces considérations ne sont pas que théoriques : à l'aide des éclipses observées depuis l'antiquité, on arrive à déduire que dans les trois derniers millénaires, l'allongement du jour a été de 1,8 millisecondes par siècle. D'après l'éloignement de la lune (que l'on mesure par télémétrie laser) et la conservation du moment cinétique du système terre-lune, on attend plutôt 2,3 ms/siècle. La différence est due a un réajustement de la forme de la terre depuis les dernières glaciations. En examinant la croissance d'anciens coraux, on arrive même à remonter jusqu'à 420 millions d'années: leur croissance dépendant d'une part de l'insolation (donc de l'épaisseur d'eau qui les recouvre), d'autre part de la température (donc de la saison de l'année), on peut retrouver les cycles lunaires et annuels et même compter le nombre de jours par année. On constate alors que le ralentissement de la rotation terrestre n'a pas toujours été uniforme: il est rapide actuellement, grâce à des effets de résonance de l'onde de marée liés en particulier à la taille de l'Océan Atlantique, tandis qu'il était quasi nul il y a quelque 200 millions d'années, à l'époque où tous les continents étaient réunis dans la Pangée.

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Cette réponse a été préparée par Pierre.North@obs.unige.ch