Les mégastructures ralentissent la rotation de la Terre et modifient la durée du jour

Pendant des siècles, les hommes ont mesuré les jours en fonction du rythme naturel du soleil levant et couchant, c’est-à-dire la rotation de la terre. Cependant, au XXe siècle, des chercheurs ont découvert que cette façon de mesurer le temps n’était pas infaillible, car deux révolutions – c’est-à-dire deux jours – n’ont jamais exactement la même durée. De nombreux facteurs peuvent affecter la rotation de la Terre, notamment les tremblements de terre ou la gravité de la Lune. Mais désormais, les structures construites par l’homme peuvent réellement influencer la rotation de la Terre et donc la durée des jours.

Le barrage des Trois Gorges en Chine influence la rotation de la Terre

Selon un Reportage de la BBC Les scientifiques ont découvert que les mégastructures construites par l’homme peuvent influencer la rotation de la Terre. Un exemple est le barrage des Trois Gorges, haut de 185 mètres, en Chine. Ce barrage massif enjambe le fleuve Yangtze dans la province du Hubei et est le plus grand barrage du monde avec plus de 2 300 mètres de long.

La construction du barrage a nécessité 28 millions de mètres cubes de béton et suffisamment d’acier pour construire 63 exemplaires de la Tour Eiffel. Il a fallu 40 000 personnes et 17 ans pour le construire, ce qui a coûté au total 37 milliards de dollars. Le barrage peut contenir 40 milliards de mètres cubes d’eau, soit l’équivalent d’environ 16 millions de piscines olympiques. En 2005, le scientifique de la NASA Benjamin Fong Chao a calculé que cette masse, lorsqu’elle est concentrée en un point, est suffisante pour affecter la rotation de la Terre.

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Très faible résistance en raison du moment d’inertie

Chao a récemment calculé que si le barrage était plein, la durée du jour pourrait augmenter de 0,06 microseconde. Cela fait 60 milliardièmes de seconde. Le barrage pourrait également déplacer les pôles terrestres d’environ deux centimètres. Cependant, le montant réel change constamment. Selon Maik Thomas et Robert Dill du Centre allemand de recherche en géosciences, il existe « une fluctuation plus ou moins saisonnière de la rotation de la Terre en raison des changements saisonniers des niveaux d’eau ».

Tout cela est lié à ce qu’on appelle le moment d’inertie. Le moment d’inertie indique dans quelle mesure un objet résiste à un changement de mouvement : plus un objet a de masse et plus il est éloigné du centre de rotation, plus il résiste à la rotation. Le barrage des Trois Gorges culmine à 185 mètres au-dessus du niveau de la mer. Lorsque le barrage est plein, la masse locale et la distance de cette masse à la ligne de rotation ont augmenté. Autrement dit : le moment d’inertie augmente et crée une (très petite) résistance à la rotation de la Terre.

Le moment angulaire dépend à la fois du moment d’inertie (qui est la résistance à la rotation) et de la vitesse de rotation. Dans le cas du barrage des Trois Gorges, lorsque le barrage est plein, cela augmente le moment d’inertie local. Afin de maintenir le même moment cinétique total, la vitesse de rotation de la Terre doit diminuer. De ce fait, le barrage ralentit la rotation de la Terre de 60 milliardièmes de seconde. “L’impact d’autres mégastructures pourrait être encore plus faible”, estiment Thomas et Dill.

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Effets pertinents pour les agences spatiales

Ils soulignent également que d’autres activités humaines ont eu un impact plus important sur la rotation de la Terre que les Trois Gorges. « La mer d’Aral a perdu plus d’un quart de son volume d’eau depuis 1960 », écrivent-ils. Située entre le Kazakhstan et l’Ouzbékistan, la mer d’Aral était autrefois le troisième plus grand lac du monde avant que l’Union soviétique ne détourne bon nombre des rivières qui l’alimentaient autrefois pour des projets d’irrigation. Thomas et Dill estiment que le ralentissement de la rotation de la Terre qui en a résulté était plus de trois fois supérieur à l’impact de la construction des Trois Gorges.

Les effets de telles méga-structures sont donc très faibles. Mais ils ont certainement des conséquences. Pour contrôler les satellites et piloter avec succès les sondes qui visitent les autres planètes du système solaire, les agences spatiales doivent avoir une connaissance très précise de l’orientation et de la période de rotation de la Terre. Les changements subtils provoqués par des mégastructures comme les Trois Gorges sont suffisamment importants pour confondre les sondes.

Compte tenu de ces impacts importants, les scientifiques ont du mal à utiliser la Terre comme montre. La seconde est définie comme ne dépassant pas une fraction de la période de rotation de la Terre. Au lieu de cela, il est défini comme le temps nécessaire à un atome de césium pour osciller un peu plus de neuf milliards de fois. Nos ancêtres ont peut-être utilisé la planète sous leurs pieds comme une gigantesque horloge, mais en fin de compte, elle est très peu fiable. Cela pourrait être encore plus le cas à l’avenir.