CHAPITRE 4 • La forme de la Terre
■ Anny Cazenave est
une scientifique française, pionnière de la
géodésie spatiale. Elle
a utilisé les mesures satellitaires pour améliorer la compréhension
de la structure de la
Terre, mais aussi des
variations du climat et
des circulations océaniques.
Figure 4.9
Vue 3D de la forme
du géoïde terrestre
obtenu à partir des
mesures satellitaires
(Earth Gravitationol
Model-EGM en
2008). La couleur
représente les
anomalies par
rapport à la forme
ellipsoïdale de
référence. Les
altitudes sont
exagérées.
est nécessaire que la masse volumique de la Terre soit beaucoup plus forte en
profondeur qu’en surface. La forme de la Terre donne donc déjà une indication
sur sa structure interne.
Pour étudier, depuis l’espace, le champ de gravité à grande longueur d’onde, on
utilise un outil mathématique qui s’appelle le géoïde.
Définitions
Le géoïde est l’équipotentielle du champ de pesanteur, qui correspond au niveau des mers au
repos (on enlève les effets du vent et des vagues). Le géoïde est une surface perpendiculaire
à la pesanteur. Attention, la valeur de la gravité n’est pas constante sur le géoïde. La gravité
diminue plus fortement que le géoïde avec la distance à la masse qui en est la source.
Les satellites permettent de mesurer le niveau des mers et donc le géoïde avec
précision. En 1975, le géoïde était connu à 10 m près, aujourd’hui, il est connu à
moins de 1 mm près.
La forme théorique du géoïde pour une Terre qui serait formée de couches homogènes et d’épaisseurs constantes serait un ellipsoïde. Or, on observe que le géoïde
ressemble à un ellipsoïde bardé de creux et de bosses (figure 4.9). Ces déviations
par rapport à un modèle théorique ellipsoïdal permettent de visualiser les variations
géographiques de la gravité. Celles-ci sont causées par des variations de masse
volumiques dans la Terre, ou de la topographie en surface.
EGM 2008
ESA
En étudiant la physique du géoïde, on peut montrer qu’un excès de masse produit
une bosse du géoïde, et qu’un déficit de masse produit un creux. Ainsi, un volcan,
qui correspond à une masse déposée sur le fond marin par exemple, produit une
bosse du géoïde, c’est-à-dire que le niveau de l’eau fait lui aussi une bosse. En
revanche, une remontée de manteau chaud sous la croûte produit une déflexion du
géoïde (figure 4.10). Cartographier la gravité et le géoïde permet donc de sonder les
anomalies de masses à l’intérieur de la Terre. Il faut réaliser des modèles physiques
complexes, qui ont connu un essor dans les années 1980, et qui ont permis de montrer
la présence de régions denses (sous les Andes, l'Himalaya et 1‘ Indonésie) et moins
denses (sous l’Afrique et le Pacifique) dans le manteau terrestre. Ces modèles ont
également mis en évidence que la viscosité des roches dans le manteau profond
est plus forte que dans le manteau supérieur.
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■ Anny Cazenave est
une scientifique française, pionnière de la
géodésie spatiale. Elle
a utilisé les mesures satellitaires pour améliorer la compréhension
de la structure de la
Terre, mais aussi des
variations du climat et
des circulations océaniques.
Figure 4.9
Vue 3D de la forme
du géoïde terrestre
obtenu à partir des
mesures satellitaires
(Earth Gravitationol
Model-EGM en
2008). La couleur
représente les
anomalies par
rapport à la forme
ellipsoïdale de
référence. Les
altitudes sont
exagérées.
est nécessaire que la masse volumique de la Terre soit beaucoup plus forte en
profondeur qu’en surface. La forme de la Terre donne donc déjà une indication
sur sa structure interne.
Pour étudier, depuis l’espace, le champ de gravité à grande longueur d’onde, on
utilise un outil mathématique qui s’appelle le géoïde.
Définitions
Le géoïde est l’équipotentielle du champ de pesanteur, qui correspond au niveau des mers au
repos (on enlève les effets du vent et des vagues). Le géoïde est une surface perpendiculaire
à la pesanteur. Attention, la valeur de la gravité n’est pas constante sur le géoïde. La gravité
diminue plus fortement que le géoïde avec la distance à la masse qui en est la source.
Les satellites permettent de mesurer le niveau des mers et donc le géoïde avec
précision. En 1975, le géoïde était connu à 10 m près, aujourd’hui, il est connu à
moins de 1 mm près.
La forme théorique du géoïde pour une Terre qui serait formée de couches homogènes et d’épaisseurs constantes serait un ellipsoïde. Or, on observe que le géoïde
ressemble à un ellipsoïde bardé de creux et de bosses (figure 4.9). Ces déviations
par rapport à un modèle théorique ellipsoïdal permettent de visualiser les variations
géographiques de la gravité. Celles-ci sont causées par des variations de masse
volumiques dans la Terre, ou de la topographie en surface.
EGM 2008
ESA
En étudiant la physique du géoïde, on peut montrer qu’un excès de masse produit
une bosse du géoïde, et qu’un déficit de masse produit un creux. Ainsi, un volcan,
qui correspond à une masse déposée sur le fond marin par exemple, produit une
bosse du géoïde, c’est-à-dire que le niveau de l’eau fait lui aussi une bosse. En
revanche, une remontée de manteau chaud sous la croûte produit une déflexion du
géoïde (figure 4.10). Cartographier la gravité et le géoïde permet donc de sonder les
anomalies de masses à l’intérieur de la Terre. Il faut réaliser des modèles physiques
complexes, qui ont connu un essor dans les années 1980, et qui ont permis de montrer
la présence de régions denses (sous les Andes, l'Himalaya et 1‘ Indonésie) et moins
denses (sous l’Afrique et le Pacifique) dans le manteau terrestre. Ces modèles ont
également mis en évidence que la viscosité des roches dans le manteau profond
est plus forte que dans le manteau supérieur.
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