CHAPITRE 4 • La forme de la Terre
Les processus tectoniques génèrent du relief en amincissant (les rifts) ou en épaississant (les montagnes) la croûte (voir les chapitres 9 et 10). Le volcanisme produit
aussi des reliefs importants, comme le cas d’Hawaï’ discuté auparavant. L’érosion
et l’altération détruisent les reliefs. Ces phénomènes sont d’autant plus importants
que les pentes sont fortes et que le climat est chaud et humide. Ainsi, le relief a
plusieurs origines. La nature et l’épaisseur des roches dominent, mais des phénomènes dynamiques dans le manteau et dans l’hydrosphère font souvent évoluer
l’hypsométrie hors de tout équilibre isostatique.
Le relief de la Terre est donc caractérisé par deux ensembles : des océans profonds
et des continents élevés. La compréhension de cette répartition a longtemps été un
moteur pour les scientifiques. La nature des roches, et notamment leurs densités,
ainsi que l’épaisseur des couches crustales déterminent une partie importante du
relief. Le concept d’équilibre isostatique donne une approche pertinente au premier
ordre pour des structures géologiques de grande taille (> 500 km). Pour autant,
l’équilibre isostatique est rarement atteint : les dynamiques de la lithosphère et du
manteau imposent aussi un signal topographique. Le climat joue un rôle dans la
destruction des reliefs, qui sont toujours en évolution.
2 La forme de la Terre modelée par les forces
de gravité
La forme de la Terre correspond à un équilibre dynamique. La principale des forces
en jeu est la gravité. Les forces reliées à la rotation jouent un rôle plus faible, et
celles qui correspondent à des mouvements à l’intérieur de la Terre sont encore
plus réduites. Néanmoins, l’équilibre dynamique varie au cours du temps avec la
variabilité de ces forces.
2.1| Mesurer la forme de la Terre
Il fut un temps où les humains pensaient que la Terre était plate, avec une forme
de disque. Il a fallu attendre l’Antiquité pour que l’hypothèse d'une Terre sphérique soit proposée. Le scientifique Ératosthène en 200 avant Jésus-Christ mesure
même la circonférence de la Terre. Il fait l’hypothèse que la Terre est sphérique,
que Syène en Égypte (qui se trouve où est Assouan aujourd’hui) et Alexandrie
sont sur le même méridien (ou longitude), et que les rayons du Soleil arrivent tous
parallèles. Il observe à Syène que le 21 juin à midi, le Soleil illumine le fond des
puits, c’est-à-dire que les rayons arrivent perpendiculairement au sol. Il réalise
à Alexandrie une mesure un 21 juin à midi : celle de la longueur de l’ombre du
phare (ou d’un bout de bois). À l’aide d'un peu de trigonométrie, il en déduit que
l’angle entre les deux villes est de 7,2° (figure 4.8). Mesurant la distance entre les
deux villes, il en conclut la circonférence de la Terre, et donc son rayon. Il fera
une erreur de quelques centaines de kilomètres seulement sur la circonférence.
La théorie de Newton sur la gravité change le monde scientifique et interpelle
sur la forme d’une planète qui tournerait sur elle-même, et serait en conséquence
aplatie. Certains scientifiques décident donc de mesurer la longueur d’un degré
89
Les processus tectoniques génèrent du relief en amincissant (les rifts) ou en épaississant (les montagnes) la croûte (voir les chapitres 9 et 10). Le volcanisme produit
aussi des reliefs importants, comme le cas d’Hawaï’ discuté auparavant. L’érosion
et l’altération détruisent les reliefs. Ces phénomènes sont d’autant plus importants
que les pentes sont fortes et que le climat est chaud et humide. Ainsi, le relief a
plusieurs origines. La nature et l’épaisseur des roches dominent, mais des phénomènes dynamiques dans le manteau et dans l’hydrosphère font souvent évoluer
l’hypsométrie hors de tout équilibre isostatique.
Le relief de la Terre est donc caractérisé par deux ensembles : des océans profonds
et des continents élevés. La compréhension de cette répartition a longtemps été un
moteur pour les scientifiques. La nature des roches, et notamment leurs densités,
ainsi que l’épaisseur des couches crustales déterminent une partie importante du
relief. Le concept d’équilibre isostatique donne une approche pertinente au premier
ordre pour des structures géologiques de grande taille (> 500 km). Pour autant,
l’équilibre isostatique est rarement atteint : les dynamiques de la lithosphère et du
manteau imposent aussi un signal topographique. Le climat joue un rôle dans la
destruction des reliefs, qui sont toujours en évolution.
2 La forme de la Terre modelée par les forces
de gravité
La forme de la Terre correspond à un équilibre dynamique. La principale des forces
en jeu est la gravité. Les forces reliées à la rotation jouent un rôle plus faible, et
celles qui correspondent à des mouvements à l’intérieur de la Terre sont encore
plus réduites. Néanmoins, l’équilibre dynamique varie au cours du temps avec la
variabilité de ces forces.
2.1| Mesurer la forme de la Terre
Il fut un temps où les humains pensaient que la Terre était plate, avec une forme
de disque. Il a fallu attendre l’Antiquité pour que l’hypothèse d'une Terre sphérique soit proposée. Le scientifique Ératosthène en 200 avant Jésus-Christ mesure
même la circonférence de la Terre. Il fait l’hypothèse que la Terre est sphérique,
que Syène en Égypte (qui se trouve où est Assouan aujourd’hui) et Alexandrie
sont sur le même méridien (ou longitude), et que les rayons du Soleil arrivent tous
parallèles. Il observe à Syène que le 21 juin à midi, le Soleil illumine le fond des
puits, c’est-à-dire que les rayons arrivent perpendiculairement au sol. Il réalise
à Alexandrie une mesure un 21 juin à midi : celle de la longueur de l’ombre du
phare (ou d’un bout de bois). À l’aide d'un peu de trigonométrie, il en déduit que
l’angle entre les deux villes est de 7,2° (figure 4.8). Mesurant la distance entre les
deux villes, il en conclut la circonférence de la Terre, et donc son rayon. Il fera
une erreur de quelques centaines de kilomètres seulement sur la circonférence.
La théorie de Newton sur la gravité change le monde scientifique et interpelle
sur la forme d’une planète qui tournerait sur elle-même, et serait en conséquence
aplatie. Certains scientifiques décident donc de mesurer la longueur d’un degré
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