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Au XVIIIe siècle, le mathématicienmathématicien et physicienphysicien suisse Leonhard Euler a découvert les équationséquations décrivant la mécanique d'un corps solidesolide sous l'effet de couples de forcescouples de forces. Elles permettent de comprendre les mouvementsmouvements de rotation propres des corps célestes, de satellites comme Kepler et même des drones, des bateaux, des vélos et des robots humanoïdesrobots humanoïdes. Tous ces mouvements peuvent être ramenés, en grande partie, à ceux d'une toupie.
Cependant, certains de ces mouvements sont complexes comme le montre le célèbre cours de mécanique du prix Nobel de physiquephysique Lev Landau. Même le mouvement de la Terre peut révéler des surprises qui se nichent dans ses déformations et dans les couplages entre ses enveloppes fluides. Ainsi, son axe de rotation peut basculer par rapport au plan orbital, ou encore effectuer un mouvement de rotation, comme une toupie qui vacille. Ce sont, respectivement, les mouvements de nutationnutation et de précessionprécession.
Cette vidéo montre dans différents systèmes de référence les mouvements de l'axe géographique de la Terre (bleu) par rapport à son axe de rotation (orange) et inversement. Les amplitudes des mouvements sont très exagérées. L'animation montre que l'axe de rotation de la Terre ne coupe pas sa surface toujours au même endroit et qu'il oscille selon un mouvement de spirale autour de l'axe géographique. Ce mouvement est en réalité plus irrégulier. © Nasa/GSFC Scientific Visualization Studio
La répartition de l'eau fait dériver les pôles
Comme Euler l'avait compris dès le XVIIIe siècle, le fait que la figure d'équilibre de la Terre soit un ellipsoïde est responsable de mouvements supplémentaires. Son axe de rotation peut se déplacer sur sa surface, de sorte qu'il ne coïncide pas avec le pôle géographique. L'effet est faible puisqu'il n'est que d'une à quelques dizaines de mètres mais il est mesurable : c'est, par exemple, l'oscillation de Chandler, d'une période d'environ 435 jours. Elle est un peu plus longue que celle initialement prédite par Euler parce qu'il ne tenait pas compte des déformations possibles de la Terre. D'autres mouvements irréguliers s'y superposent, dont certains sont, comme l'oscillation chandlérienne, liés à des déplacements saisonniers des massesmasses atmosphériques ou encore des redistributions des masses à l'occasion des grands tremblements de terre.
L'un de ces mouvements était une dérive lente en direction de la baie d'Hudson, au Canada, à raison de 10 centimètres par an environ et selon une ligne de longitude qui va de Toronto à Panama. Les géophysiciens l'expliquaient en invoquant le rebond isostatique, c'est-à-dire la remontée d'une partie des terres émergées qui, telle une péniche chargée puis déchargée, s'étaient enfoncées dans le manteaumanteau dans le manteau de la Terre sous le poids de la calotte glaciairecalotte glaciaire de la dernière glaciationglaciation.
Au début des années 2000, cette dérive s'était modifiée pour prendre la direction du méridien de Greenwichméridien de Greenwich. Il semble que cela soit dû à la fontefonte des glaces au Groenland et en Antarctique, mais pas seulement. Comme l'explique un article paru dans Science, les données fournies par le satellite Grace montrent que les redistributions des eaux sur les continents, mais aussi par exemple du fait de l'évaporation de la mer Caspienne, sont également responsables de cette dérive.
Même si cette dérive est faible, le réchauffement climatique produit par l'activité humaine en est donc la cause et l'on peut donc dire que l'Homme affecte jusqu'à la rotation de sa planète...
