LA FORME DE LA TERRE
Un globe qui se déforme
vue par les astronautes des navettes spatiales, la Terre apparaît comme un globe sphérique, dont le rayon moyen est de 6 370 kilomètres. Si l’œil humain est incapable de distinguer les aspérités du globe terrestre lorsqu’il le regarde de l’Espace, celles-ci existent néanmoins. C’est ce que nous ont révélé les satellites artificiels qui gravitent autour de la Terre depuis quelques décennies. Le globe terrestre est avant tout un sphéroïde aplati aux pôles. A cause de sa rotation sur elle-même, la Terre se déforme. En effet, la force centrifuge associée à la rotation diurne déforme la Terre, dont la matière n’est pas infiniment rigide. Maximale dans le plan équatorial, cette déformation donne à la Terre l’allure d’un sphéroïde aplati aux pôles. Le rayon équatorial est supérieur d’environ 21 kilomètres au rayon polaire. La Terre n’est pas seulement aplatie, elle est aussi bosselée.
La carte ci-contre montre la forme réelle de la Terre, dont la surface est constituée de creux et de bosses dont l’amplitude peut atteindre 100 à 200 mètres. Cette carte montre l’hémisphère Pacifique caractérisé par une bosse de plusieurs milliers de kilomètres d’envergure, s’étendant d’Est en Ouest depuis l’Asie du Sud-Est jusqu’à la fosse océanique des Tonga-Kermadec au Nord de la Nouvelle-Zélande. On aperçoit à gauche un creux localisé au Sud du continent indien. Les creux et les bosses sont exagérés d’environ 100 000 fois par rapport aux dimensions réelles de la Terre.
La forme de la Terre montrée sur la figure épouse une surface appelée «géoïde», qui coïncide avec le niveau moyen des océans au repos. Les irrégularités du géoïde reflètent les variations géographiques de la gravité terrestre (appelée aussi champ de gravité). Le champ de gravité terrestre est loin d’être uniforme. Il varie d’un endroit à l’autre de la Terre. Les variations géographiques de la gravité causent des déformations complexes des orbites des satellites artificiels. L’étude des orbites des satellites permet d’établir des «modèles» du champ de gravité de la Terre, donc du géoïde, qui visualise des variations de la gravité.
autour de la Terre est soumis à diverses forces : l’attraction gravitationnelle de la Terre, de la Lune, du Soleil et des autres planètes, le freinage de l’atmosphère, la pression du rayonnement solaire et du rayonnement rediffusé par la Terre, etc. Toutes ces forces, dont la plus importante est de loin celle liée à la gravité de la Terre, contribuent à déformer de façon très complexe l’orbite du satellite au cours du temps. La position et la vitesse du satellite sur son orbite sont déterminées grâce à un modèle des forces agissant sur le satellite, ainsi qu’à des observations réalisées entre un réseau de stations géodésiques au sol et le satellite (par exemple des mesures de distance par télémétrie laser ou de vitesses relatives basées sur le décalage Doppler de signaux radioélectriques émis par les stations). Le suivi au cours du temps de la trajectoire du satellite permet de déterminer avec grande précision les déformations de celle-ci. L’analyse des déformations d’orbite d’un grand nombre de satellites, sur une longue période de temps (plusieurs années), permet en retour de déduire les forces agissant sur le satellite, et en particulier le champ de gravité terrestre.