Le géoïde :

cette Terre patatoïde et déformable

En première approximation, la Terre est ronde. En seconde approximation, elle est ellipsoïdale, aplatie aux pôles et présente un bourrelet le long de l’équateur. Il existe de nombreux éléments (marées, nappes phréatiques, circulation magmatique..) responsables des déformations de la Terre. Le mardi 15 janvier 2013, pour le premier Mardi de l’Espace 2013, deux experts du CNES et de l’IGN nous ont expliqué que l’on connaissait aujourd’hui la forme de la Terre avec une précision inférieure au centimètre.

En première approximation, la Terre est ronde. En seconde approximation, elle est ellipsoïdale, aplatie aux pôles et présente un bourrelet le long de l’équateur. Il existe de nombreux éléments (marées, nappes phréatiques, circulation magmatique..) responsables des déformations de la Terre. Le mardi 15 janvier 2013, pour le premier Mardi de l’Espace 2013, deux experts du CNES et de l’IGN nous ont expliqué que l’on connaissait aujourd’hui la forme de la Terre avec une précision inférieure au centimètre.

 

Que sait-on aujourd’hui de la forme de la Terre ? De nombreuses forces internes et externes s’exercent sur la Terre. La rotation de la Terre autour de son axe et la force centrifuge qui en résulte sont responsables de la forme ellipsoïdale aplatie aux pôles.

 

L’effet des marées

 

Les astres nous entourant, la Lune mais aussi le soleil, exercent une force d’attraction gravitationnelle responsable des marées et de certaines déformations de la Terre que nous ne ressentons pas.

 

Les marées sont un phénomène connu de tous mais dont le fonctionnement est loin d'être simple.

Les mouvements de masse sous la croûte terrestre

La circulation des fluides magmatiques, le déplacement des couches terrestres et la présence d’eaux souterraines ont un impact sur les couches extérieures : océans et continents.

Les courants marins sont d’ailleurs aussi visibles de cette façon car ils déforment la surface de l’eau. La fonte des glace polaire a elle aussi un impact à très grande échelle.

Ce thème a déjà été abordé lors d’un Mardi de l’espace 2012 intitulé « Les océans sous l’œil des satellites ».

 

Le géoïde

 

De nombreuses mesures de la forme de la Terre ont été faites mais les satellites ont apporté une précision inégalée de cette mesure. Les satellites calculent très précisément leur distance au sol grâce à des mesures de réflexion optique. Néanmoins il est plus complexe de connaître l’attitude des satellites. Les satellites placés le plus près de la Terre sont soumis à la gravitation comme sur la surface terrestre. Définir la forme de la Terre n’est donc pas aisé. Il est d’usage de mesurer une autre représentation de la Terre que l‘on appelle le géoïde.

Le géoïde serait la forme de la Terre si celle-ci était recouverte d’eau. L’eau calme (sans courant ou mouvement fort) est à l’équilibre selon la force de gravitée. Sur un plan incliné, elle coule jusqu’à atteindre un équilibre.

Les scientifiques ayant accès aux mesures satellitaires sont donc aujourd’hui capables d’étudier les déformations de la Terre et du géoïde sur des petites ou grandes échelles de temps. En combinant ces deux représentations de la Terre, ils sont capables d’en déduire par exemple la présence d’eaux souterraines et le « relâchement » de la Terre après une contraction violente (séisme). Ceci leur donne une vision dynamique de ce qui agit sur et sous la croûte terrestre.

 

 

 

 

Géoïde et altitude

Le géoïde a aussi des applications très concrètes.

 

 

Une altitude exprime l'éloignement d'un point par rapport au niveau de la mer. Nous savons maintenant que la mer n’est pas « plate ». La référence logique et universelle est donc de mesurer les altitudes par rapport à une référence 0 qui est le « niveau moyen des mers » ; c’est-à-dire le géoïde !

 

Plusieurs satellites affinent aujourd’hui notre connaissance du géoïde. C’est un axe important des recherches aérospatiales car il y a de nombreuses applications, notamment pour le calcul des trajectoires de fusées lors de leur lancement.

 

Le prochain Mardi de l’Espace abordera encore les mesures que nous offrent les satellites mais sous le prisme de l’apport du spatial pour l’observation et la prévention des catastrophes naturelles.

 

En savoir plus :

 

Explication mathématique du géoïde sur le site mpt2013.org :

http://mpt2013.fr/geoide-ellipsoide-et-autres-mots-compliques/

 

Retrouvez notre storify du livetweet #CNESTweetup de janvier 2013 et le podcast du CNES.