Pourquoi les jours changent légèrement : le rôle du noyau interne et du manteau de la Terre
- Les journées varient de quelques millisecondes
- Le noyau liquide s'accélère, le manteau ralentit et vice versa
- Le couple gravitationnel du noyau interne influence le manteau
- L'équilibre entre la gravité et le frottement limite les variations de la durée du jour
Pour la plupart des gens, une journée est perçue comme un segment invariable de 24 heures, cependant, les mesures montrent que la durée des jours terrestres varie de fractions de milliseconde. De telles déviations sont enregistrées à l'aide de méthodes astronomiques et géophysiques de haute précision, permettant de suivre comment la vitesse de rotation de la planète change.
Au cours des trente dernières années, les scientifiques ont découvert que le noyau externe liquide de la Terre tourne à une vitesse variable. Le champ magnétique de la planète, généré par le mouvement de cette couche, indique qu'au cours de plusieurs décennies, le noyau peut s'accélérer, puis ralentir. Pendant ce temps, des changements opposés sont observés dans le manteau – une couche massive de roche d'environ 3000 km d'épaisseur, incluant la croûte terrestre.
Échange de moment angulaire
Cet échange mutuel de vitesse s'explique par la loi de conservation du moment angulaire total de la Terre. Lorsque le noyau externe s'accélère, le manteau ralentit légèrement, et vice versa. Même de légers changements dans la vitesse du manteau peuvent modifier la durée des jours de quelques millièmes de seconde.
Le mécanisme exact de transfert du moment angulaire entre les couches est resté longtemps inconnu. Dans une étude publiée le 23 septembre dans le journal Nature, des physiciens de l'Université de l'Alberta – le doctorant Huai-fen Zhang et le professeur Mathieu Dumont – ont proposé une explication basée sur le moment angulaire gravitationnel.
Moment angulaire gravitationnel et magnétique
Les scientifiques ont montré que de petites variations de la vitesse de rotation du noyau interne solide, situé au centre même de la planète, créent un moment angulaire gravitationnel. Comme le noyau interne n'est pas parfaitement sphérique, son mouvement interagit avec les hétérogénéités de masse dans le manteau, provoquant un léger accélération ou ralentissement de ce dernier.
En même temps, à la frontière du noyau et du manteau, agit ce qu'on appelle le moment de torsion de la frontière noyau-manteau. Il est dû à la friction et à la résistance électromagnétique, qui s'opposent à l'attraction gravitationnelle et limitent l'ampleur du changement de la durée des jours.
Selon les conclusions des chercheurs, les oscillations observées de la durée du jour résultent de l'équilibre entre ces deux forces : le moment de torsion gravitationnel et la résistance à la frontière noyau-manteau. Lorsque l'une des forces s'intensifie, l'autre compense son influence, maintenant le moment angulaire global de la planète.
En plus d'expliquer un phénomène bien connu, les résultats du travail donnent un aperçu de la dynamique des couches les plus profondes de la Terre. Les auteurs notent que le noyau interne se déforme de manière « viscoélastique » sur des échelles de temps de plusieurs décennies, ce qui témoigne d'un comportement plus flexible et mobile du noyau planétaire que ce qui était supposé auparavant.
Ces conclusions ouvrent de nouvelles possibilités pour l'étude de la géodynamique de la planète, aident à affiner les modèles de rotation de la Terre et peuvent avoir des conséquences pratiques pour les systèmes de navigation de haute précision, dépendant d'un temps exact.
Source : ScienceDaily
