Marées terrestres, courants atmosphériques et dynamique océanique perturbent la rotation de la Terre, induisant des variations dans la durée des jours. Certaines de ces variations auraient cependant une origine bien plus profonde, comme le révèle une nouvelle étude.
au sommaire
La Terre effectue une rotation complète autour de son axe sur une période de 24 heures. C'est ce qui définit la duréedurée d'un jour. Il ne s'agit cependant que d'une durée moyenne, la rotation axiale de la Terre étant soumise à quelques perturbations. Certes, celles-ci sont infimes. Il s'agit de décalages de quelques millisecondes, qui se produisent de manière périodique. Plusieurs oscillations de la longueur du jour sont ainsi observées, sur des périodes de l'ordre du mois à quelques décennies.
Des perturbations externes et de surface
L'un des principaux responsables de ces variations est bien connu. Il s'agit des maréesmarées terrestres induites par l'attraction de la LuneLune et du SoleilSoleil. Sous l'effet de cette attraction, la Terre se déforme périodiquement. Un déplacement de massemasse qui impacte régulièrement sa rotation et donc la longueur du jour. À cette perturbation d'origine externe, on peut également ajouter le déplacement des masses fluides en surface. Océans, atmosphère et eaux continentales représentent en effet une enveloppe fluide très dynamique, capable d'influencer la longueur du jour notamment à l'échelle des saisons.
De gigantesques tourbillons au sein du noyau externe
Un autre acteur, plus discret, participerait également de manière significative à ces variations de la longueur du jour. Il s'agit des écoulements fluides qui animent le noyau externe. Contrairement à la croûtecroûte, au manteaumanteau et au noyau interne, le noyau externe est en effet liquideliquide. Or, cette différence d'état physiquephysique par rapport aux enveloppes terrestres qui l'encadrent fait que le noyau externe ne suit pas tout à fait le même mouvementmouvement de rotation que le manteau et le noyau interne (graine). Le ferfer liquide qui le compose est en effet soumis à la force de Coriolis, qui, comme dans l'atmosphère, va engendrer des courants de convection bien spécifiques. Ces courants s'organisent en effet sous la forme d'immenses colonnes parallèles à l'axe de rotation, sortes de gigantesques spires. Au sein du noyau externe, le fer liquide s'écoule donc sous forme de gigantesques tourbillons, dont le sens d'entraînement est influencé par les forces de frottement présentes à l'interface entre le noyau externe et le manteau solidesolide.
Des ondes capables de perturber la rotation de la Terre
Ces écoulements de liquide métallique participent à l'effet dynamoeffet dynamo, à l'origine du champ magnétique terrestrechamp magnétique terrestre. Ils produisent également des ondes bien particulières récemment identifiées, qui se propagent très lentement au niveau de l'équateuréquateur du noyau. Il s’agit des ondes dites de magnéto-Coriolis. Les mouvements du liquide produisent également un autre type d'ondes, dites d'Alfvén, qui sont quant à elles des ondes de torsiontorsion se propageant à partir de la graine solide vers l'équateur du noyau. En transférant du moment cinétiquemoment cinétique au manteau solide sus-jacent, ces deux types ondes pourraient donc perturber la durée du jour.
Une hypothèse confirmée par une nouvelle étude publiée dans la revue Physics of the Earth and Planetary Interiors. Séverine Rosat de l'Institut Terre et Environnement de Strasbourg et Nicolas Gillet de l'ISTerre à Grenoble observent en effet une corrélation entre certaines oscillations de la longueur du jour et les périodes de propagation de ces ondes à l'intérieur du noyau externe.
Les variations de la longueur du jour (de l'ordre de 0,2 ms) observées tous les 6 et 8,5 ans seraient associées à la propagation des ondes de magnéto-Coriolis et d'Alfvén. Ces résultats indiquent que la rotation terrestre et donc la durée du jour sont influencées de manière interannuelle par la dynamique des écoulements fluides dans le noyau externe.
