Une journée sur Terre ne dure pas toujours exactement 24 heures, et de nouvelles recherches révèlent une cause cachée à des milliers de kilomètres sous nos pieds. Une étude publiée le 23 septembre dans la revue Nature conclut qu’un tiraillement gravitationnel entre le noyau interne solide de la Terre et son manteau rocheux est le principal moteur des petits changements dans la durée du jour qui se déroulent sur plusieurs décennies.
Les changements sont infimes, quelques millisecondes, mais les scientifiques peuvent les mesurer avec précision. Les géophysiciens savent depuis environ 30 ans que la dynamique de rotation des échanges commerciaux au cœur et au manteau, mais le mécanisme à l’origine de cet échange reste incertain.
La découverte compte au-delà de la curiosité. Une connaissance précise de la rotation de la Terre est à la base de l’horlogerie mondiale, de la navigation par satellite et de l’astronomie, et l’étude offre également un nouveau regard sur le comportement des couches les plus profondes de la planète.
Une planète tournante qui garde un temps imparfait
Le noyau externe liquide de la Terre ne tourne pas à une vitesse constante. Les changements dans le champ magnétique montrent qu’il s’accélère sur quelques décennies, puis ralentit pendant quelques décennies supplémentaires, selon le compte rendu de la recherche de l’Université de l’Alberta, où les travaux ont été effectués.
Le manteau, la coquille rocheuse d’environ 3 000 kilomètres d’épaisseur qui comprend la croûte, réagit dans la direction opposée. Lorsque le noyau accélère, le manteau ralentit légèrement et le jour s’allonge un peu. Lorsque le noyau ralentit, le manteau accélère et la journée devient légèrement plus courte. Cet exercice d’équilibre se produit parce que le moment cinétique total de la planète doit rester constant.
Huifeng Zhang, doctorant en physique, et le professeur Mathieu Dumberry ont entrepris d’identifier quelle force transfère réellement cet élan. Zhang a déclaré à Interesting Engineering que l’objectif était d’enquêter. Dumberry a déclaré que les scientifiques savaient déjà que le noyau était responsable des changements décennaux, mais que le mécanisme n’était pas réglé. dit-il.
L’attraction gravitationnelle du noyau interne
Selon les chercheurs, la réponse réside dans la forme du noyau interne. Le noyau interne solide n’est pas parfaitement rond. À mesure que sa rotation change, sa masse inégale se déplace par rapport aux régions denses du manteau au-dessus d’elle. La gravité ramène les deux vers l’alignement, et cette traction de restauration, appelée couple gravitationnel, accélère ou ralentit le manteau.
Un deuxième effet s’y oppose. À la frontière entre le noyau et le manteau, la friction et la traînée électromagnétique créent ce que les scientifiques appellent le couple limite noyau-manteau, qui résiste à l’attraction gravitationnelle et limite l’ampleur des changements de jour. Les petites variations observées dans la durée du jour proviennent de subtils changements d’équilibre entre les deux.
» a déclaré Zhang, comme le rapporte la couverture médiatique de l’étude par Nature.
L’étude suggère également que le noyau interne peut changer lentement de forme. Zhang et Dumberry rapportent qu’il apparaît, sur une échelle de temps d’environ 10 ans, un comportement inattendu pour une boule de fer solide.
Des preuves solides avec des limites claires
La recherche est évaluée par des pairs, mais il s’agit d’une étude de modélisation. L’équipe a testé des combinaisons de forces concurrentes avec des enregistrements de rotation de la Terre couvrant environ six décennies, et le modèle correspondait le plus étroitement aux changements observés lorsque le couple gravitationnel avait la plus forte influence.
Il s’agit d’une preuve solide, pas d’une observation directe. Aucun instrument ne peut observer le mouvement du noyau interne. Son mouvement est déduit des ondes sismiques qui le traversent, et ces déductions comportent leurs propres incertitudes et restent débattues parmi les sismologues.
L’étude aborde également les changements sur plusieurs décennies. Les variations à court terme sont principalement influencées par l’atmosphère et les océans, et Zhang étudie si des mécanismes similaires dans les profondeurs de la Terre pourraient expliquer un cycle distinct de six ans dans la durée du jour.
Sur des périodes beaucoup plus longues, un processus différent est à l’œuvre. Le frottement des marées avec la Lune a progressivement allongé la durée du jour sur Terre sur des millions d’années, une tendance lente qui se distingue des variations sur plusieurs décennies examinées par cette étude. Les nouvelles découvertes ne changent pas cette image à long terme.
Rien dans les résultats ne suggère un risque pour les personnes. Les changements ne durent que quelques millièmes de seconde, répartis sur des décennies, ce qui est bien trop minime pour être remarqué dans la vie quotidienne.
Les millisecondes comptent pour les horloges et les satellites
Même les millisecondes s’additionnent pour une technologie précise. Les horloges atomiques maintiennent l’heure beaucoup plus régulièrement que la rotation de la planète. Ainsi, depuis 1972, les chronométreurs ont périodiquement inséré des secondes intercalaires dans le temps universel coordonné pour maintenir les horloges proches de la rotation réelle de la Terre. En 2022, l’organisme mondial de métrologie a voté pour arrêter d’ajouter des secondes intercalaires d’ici 2035 ou avant, en partie parce que la rotation de la Terre est difficile à prédire.
De meilleurs modèles des forces profondes qui modifient la durée du jour pourraient éventuellement améliorer les prévisions à long terme de la rotation de la Terre, même si l’étude ne prétend pas avoir produit de telles prévisions. Zhang a déclaré que la prochaine étape consisterait à combiner des observations améliorées du noyau interne avec des mesures continues de la rotation de la Terre, afin que l’explication gravitationnelle puisse être testée par rapport à de nouvelles données plutôt qu’aux seuls enregistrements historiques.
Pour l’instant, la solution pratique est simple. Une horloge qui indique 24 heures suit le temps atomique, tandis que la planète conserve son propre temps légèrement imparfait, façonné en partie par un lent échange gravitationnel dans les profondeurs souterraines.
Ce que les lecteurs veulent savoir
Une journée sur Terre dure-t-elle exactement 24 heures ?
Pas tout à fait. La durée d’une journée varie par petites quantités, mesurées en millisecondes, car la rotation de la Terre n’est pas parfaitement constante.
Qu’a révélé la nouvelle étude ?
Des chercheurs de l’Université de l’Alberta ont conclu qu’un tiraillement gravitationnel entre le noyau interne solide et les régions denses du manteau est le principal moteur des changements dans la durée du jour sur plusieurs décennies.
Quelle est l’ampleur des changements ?
Les changements ne durent que quelques millisecondes et s’étalent sur des décennies, ce qui est bien trop petit pour être remarqué dans la vie quotidienne.
Est-ce que cela présente un danger ?
Non. Les variations sont extrêmement faibles et n’ont aucun effet sur la sécurité des personnes ou sur leur routine quotidienne.
Pourquoi les scientifiques se soucient-ils des millisecondes ?
Une connaissance précise de la rotation de la Terre est importante pour l’horlogerie mondiale, la navigation par satellite et l’astronomie. C’est pourquoi des secondes intercalaires ont été ajoutées aux horloges depuis 1972.
L’explication est-elle prouvée ?
Il s’agit d’une étude de modélisation évaluée par des pairs qui correspond bien à environ six décennies d’enregistrements de rotation, mais le mouvement du noyau interne est déduit indirectement, de sorte que des données supplémentaires permettront de tester le résultat.
