Les journées sur Terre sont mystérieusement devenues plus longues, et les scientifiques ne savent pas (encore) pourquoi

Des horloges atomiques associées à des mesures astronomiques précises ont récemment révélé que la durée d’un jour sur Terre s’allongeait soudainement. Ce phénomène a des répercussions critiques non seulement sur notre mesure du temps, mais aussi sur des éléments tels que les GPS et d’autres technologies qui régissent notre vie moderne.

Au cours des dernières décennies, la rotation de la Terre autour de son axe, qui détermine la durée d’une journée, s’est accélérée. Cette tendance a raccourci nos journées ; en fait, en juin 2022 nous avons atteint le record du jour le plus court depuis environ un demi-siècle.

Mais malgré ce record, depuis 2020, cette accélération constante s’est curieusement transformée en ralentissement : les jours rallongent à nouveau, et la raison en demeure pour le moment inconnue.

Si les horloges de nos téléphones indiquent qu’une journée compte exactement 24 heures, le temps réel nécessaire à la Terre pour effectuer une seule rotation varie très légèrement. Ces changements se produisent sur des périodes allant de millions d’années à presque instantanément – même les tremblements de terre et les tempêtes peuvent jouer un rôle. Ainsi il s’avère qu’un jour correspond très rarement au nombre magique de 86 400 secondes.

La planète en perpétuel changement

Depuis des millions d’années, la rotation de la Terre ralentit en raison des effets de friction associés aux marées provoquées par la Lune. Ce processus ajoute environ 2,3 millisecondes à la longueur de chaque jour chaque siècle. Il y a quelques milliards d’années, un jour terrestre ne durait que 19 heures.

Au cours des 20 000 dernières années, un autre processus a fonctionné en sens inverse, accélérant la rotation de la Terre. À la fin de la dernière période glaciaire, la fonte des calottes polaires a réduit la pression à la surface, et le manteau terrestre a commencé à se déplacer régulièrement vers les pôles.

De même qu’un danseur de ballet tourne plus vite lorsqu’il rapproche ses bras de son corps – l’axe autour duquel il tourne –, la vitesse de rotation de notre planète augmente lorsque cette masse de manteau se rapproche de l’axe de la Terre. Et ce processus raccourcit chaque jour d’environ 0,6 milliseconde par siècle.

Sur des décennies et plus, le lien entre l’intérieur et la surface de la Terre entre également en jeu. Les grands tremblements de terre peuvent modifier la longueur du jour, bien que normalement par de petites quantités. Par exemple, le grand tremblement de terre de Tōhoku de 2011 au Japon, d’une magnitude de 8,9, aurait accéléré la rotation de la Terre d’une quantité relativement minime 1,8 microseconde.

En dehors de ces changements à grande échelle, sur des périodes plus courtes, le temps et le climat ont également des impacts importants sur la rotation de la Terre, provoquant des variations dans les deux sens.

Les cycles bimensuels et mensuels des marées déplacent la masse autour de la planète, entraînant des modifications de la durée du jour pouvant aller jusqu’à une milliseconde dans les deux sens. Nous pouvons observer les variations des marées dans les enregistrements de la longueur du jour sur des périodes allant jusqu’à 18,6 ans. Le mouvement de notre atmosphère a un effet particulièrement fort, et les courants océaniques jouent également un rôle. La couverture neigeuse et les précipitations saisonnières, ou l’extraction des eaux souterraines, modifient encore les choses.

Pourquoi la Terre ralentit-elle soudainement ?

Depuis les années 1960, lorsque les opérateurs de radiotélescopes autour de la planète ont commencé à concevoir des techniques pour observer simultanément des objets cosmiques comme les quasars, nous disposons d’estimations très précises de la vitesse de rotation de la Terre.

Une comparaison entre ces estimations et une horloge atomique a révélé une longueur de jour apparemment toujours plus courte au cours des dernières années.

Mais il y a une révélation surprenante une fois que nous enlevons les fluctuations de la vitesse de rotation que nous savons se produire en raison des marées et des effets saisonniers. Bien que la Terre ait atteint son jour le plus court le 29 juin 2022, la trajectoire à long terme semble être passée du raccourcissement à l’allongement depuis 2020. Ce changement est sans précédent au cours des 50 dernières années.

La raison de ce changement n’est pas claire. Il pourrait être dû à des changements dans les systèmes météorologiques, comme des phénomènes climatiques La Niña consécutifs, bien que ceux-ci se soient déjà produits auparavant. Il pourrait s’agir d’une fonte accrue des calottes glaciaires, bien que celles-ci n’aient pas beaucoup dévié de leur rythme de fonte régulier ces dernières années. Pourrait-elle être liée à l’énorme explosion du volcan Tonga injectant d’énormes quantités d’eau dans l’atmosphère ? Probablement pas, étant donné que cela s’est produit en janvier 2022.

Les scientifiques ont émis l’hypothèse que ce changement récent et mystérieux de la vitesse de rotation de la planète est lié à un phénomène appelé oscillation de Chandler » – une petite déviation de l’axe de rotation de la Terre avec une période d’environ 430 jours. Les observations des radiotélescopes montrent également que l’oscillation a diminué ces dernières années ; les deux phénomènes pourraient être liés.

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Une dernière possibilité, qui nous semble plausible, est que rien de spécifique n’a changé à l’intérieur ou autour de la Terre. Il pourrait simplement s’agir d’effets de marée à long terme fonctionnant en parallèle avec d’autres processus périodiques pour produire un changement temporaire de la vitesse de rotation de la Terre.

Avons-nous besoin d’une « seconde intercalaire négative » ?

La connaissance précise de la vitesse de rotation de la Terre est cruciale pour une foule d’applications – les systèmes de navigation tels que le GPS ne fonctionneraient pas sans elle. De plus, tous les deux ou trois ans, les chronométreurs insèrent des secondes intercalaires dans nos échelles de temps officielles pour s’assurer qu’elles ne se désynchronisent pas avec notre planète.

Si la Terre devait passer à des jours encore plus longs, nous pourrions avoir besoin d’incorporer une « seconde intercalaire négative » – ce qui serait sans précédent et pourrait briser l’internet.

La nécessité de secondes intercalaires négatives est considérée comme peu probable pour le moment. Pour l’instant, nous pouvons nous réjouir de la nouvelle que – au moins pendant un certain temps – nous avons tous quelques millisecondes supplémentaires chaque jour.

Matt King, Director of the ARC Australian Centre for Excellence in Antarctic Science, University of Tasmania et Christopher Watson, Senior Lecturer, School of Geography, Planning, and Spatial Sciences, University of Tasmania

Cet article est republié à partir de The Conversation sous licence Creative Commons. Lire l’article original.