Planet Earth Sunrise

Les jours de la Terre ont mystérieusement augmenté de longueur – les scientifiques ne savent pas pourquoi

Des mesures précises montrent que la rotation de la Terre ralentit mystérieusement depuis 2020, ce qui rallonge la journée.

Des observations astronomiques précises, combinées à des horloges atomiques, ont révélé que la durée d’une journée s’allonge soudainement. Les scientifiques ne savent pas pourquoi.

Cela a des impacts critiques non seulement sur notre chronométrage, mais aussi sur des choses comme le GPS et d’autres technologies de précision qui régissent notre vie moderne.

La rotation de la Terre autour de son axe s’est accélérée au cours des dernières décennies. Comme cela détermine la durée d’une journée, cette tendance a raccourci nos journées. En fait, en juin 2022, nous avons établi un record du jour le plus court au cours du dernier demi-siècle environ.

Cependant, malgré ce record, depuis 2020, cette accélération constante s’est curieusement transformée en ralentissement. Maintenant, les jours s’allongent à nouveau et la raison reste jusqu’à présent un mystère.

Alors que les horloges de nos téléphones indiquent qu’il y a exactement 24 heures dans une journée, le temps réel nécessaire à la Terre pour effectuer une seule rotation peut varier très légèrement. Ces changements se produisent parfois sur des périodes de millions d’années, et d’autres fois presque instantanément. Par exemple, même les tremblements de terre et les tempêtes peuvent jouer un rôle.

Il s’avère qu’un jour est très rarement exactement le nombre magique de 86 400 secondes.

La planète en constante évolution

La rotation de la Terre ralentit depuis des millions d’années en raison des effets de friction associés aux marées entraînées par la Lune. Ce processus ajoute environ 2,3 millisecondes à la durée de chaque jour tous les 100 ans. Il y a quelques milliards d’années, un jour terrestre ne durait qu’environ 19 heures.

Depuis 20 000 ans, un autre processus agit en sens inverse, accélérant la rotation de la Terre. À la fin de la dernière période glaciaire, la fonte des calottes glaciaires polaires a réduit la pression de surface et le manteau terrestre a commencé à se déplacer progressivement vers les pôles.

Tout comme un danseur de ballet tourne plus vite en ramenant ses bras vers 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. Ce processus a raccourci chaque jour d’environ 0,6 milliseconde chaque siècle.

Au fil des décennies et plus, la connexion entre l’intérieur et la surface de la Terre entre également en jeu. Les tremblements de terre majeurs peuvent modifier la durée du jour, bien que normalement 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 de 1,8 microseconde relativement infime.

Outre 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 de marée bimensuels et mensuels déplacent la masse autour de la planète, provoquant des changements dans la durée du jour jusqu’à une milliseconde dans les deux sens. Nous pouvons voir des variations de marée dans les enregistrements de durée du jour sur des périodes aussi longues que 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 avons eu des estimations très précises du taux de rotation de la Terre.

L’utilisation de radiotélescopes pour mesurer la rotation de la Terre implique des observations de sources radio comme les quasars. Le crédit:

Nasa
Créée en 1958, la National Aeronautics and Space Administration (NASA) est une agence indépendante du gouvernement fédéral des États-Unis qui a succédé au National Advisory Committee for Aeronautics (NACA). Il est responsable du programme spatial civil, ainsi que de la recherche aéronautique et aérospatiale. Sa vision est "Découvrir et élargir les connaissances au profit de l’humanité." Ses valeurs fondamentales sont "sécurité, intégrité, travail d’équipe, excellence et inclusion."

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A comparison between these measurements and an atomic clock has revealed a seemingly ever-shortening length of day over the past few years.

But there’s a surprising reveal once we take away the rotation speed fluctuations we know happen due to the tides and seasonal effects. Despite Earth reaching its shortest day on June 29, 2022, the long-term trajectory seems to have shifted from shortening to lengthening since 2020. This change is unprecedented over the past 50 years.

The reason for this change is not clear. It could be due to changes in weather systems, with back-to-back La Niña events, although these have occurred before. It could be increased melting of the ice sheets, although those have not deviated hugely from their steady rate of melt in recent years. Could it be related to the huge volcano explosion in Tonga injecting huge amounts of water into the atmosphere? Probably not, given that occurred in January 2022.

Scientists have speculated this recent, mysterious change in the planet’s rotational speed is related to a phenomenon called the “Chandler wobble” – a small deviation in Earth’s rotation axis with a period of about 430 days. Observations from radio telescopes also show that the wobble has diminished in recent years. Perhaps the two are linked.

One final possibility, which we think is plausible, is that nothing specific has changed inside or around Earth. It could just be long-term tidal effects working in parallel with other periodic processes to produce a temporary change in Earth’s rotation rate.

Do we need a ‘negative leap second’?

Precisely understanding Earth’s rotation rate is crucial for a host of applications – navigation systems such as GPS wouldn’t work without it. Also, every few years timekeepers insert leap seconds into our official timescales to make sure they don’t drift out of sync with our planet.

If Earth were to shift to even longer days, we may need to incorporate a “negative leap second” – this would be unprecedented, and may break the internet.

The need for negative leap seconds is regarded as unlikely right now. For now, we can welcome the news that – at least for a while – we all have a few extra milliseconds each day.

Written by:

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

This article was first published in The Conversation.The Conversation



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