L'ORGANISATION DE LA TERRE : la géophysique

« La contraction des éléments s'accompagne d'une fusion provoquant la migration des élé­ ments les plus lourds (fer, nickel) au centre et la formation d'une « écume » de silicates plus légers qui, en se refroidissant superficiellement, engendre une pellicule solide d'épaisseur croissante.

Les données de l'astronomie ont permis de pré­ senter un modèle hypothétique de la naissance du Soleil et des planètes.

Les données de la géophysique seront à même de préciser l'organisation interne de notre planète, la Terre.

GEODESIE ET GRAVIMETRIE __ _ De tout temps, l'Homme a cherché à déterminer de façon précise les dimensions de la Terre.

Dès l'Antiquité, Erasthotène, géomètre d'Alexandrie, évalue la longueur du méridien terrestre avec une marge d'erreur de dix pour cent seulement.

En 1660 environ, après l'invention de la méthode de triangulation par l'abbé Snell et de la lunette par Galilée, Picart invente le théodolite et fixe· la lon­ gueur moyenne du rayon terrestre à 6 371 km.

· Mais la difficulté d'établir les mesures .géométri­ ques et la trop grande imprécision des.

mesures déduites de visées optiques ouvrent une large audience aux lois de l'attraction universelle énon- .

cée par Newton en 1666.

Gravité et pesante~r : le géoïde En effet, selon la loi de gravitation, deux mas­ ses M et rn séparées par une distanceR s'attirent avec une force F telle que : Mm F=k-.

Rz La force d'attraction générale de la masse de la Terre ou attraction newtonienne peut être calculée en considérant la masse rn égale à la masse - unité .

A la fin du XVIf siècle, Richer constate que les périodes d'oscillation d'un pendule mesurées à Paris et à Cayenne sont différentes.

Newton émet l'hypothèse de l'aplatissement de la Terre.

En 1736, Louis XV finance alors deux expédi- · tions dans le but de mesurer les longueurs d'un degré du méridien terrestre; la première en Lapo­ nie est conduite par Maupertuis et Clairaut, la seconde au Pérou, près de-J'équateur, par Bouguer et La Condamine.

Les résultats obtenus apportent la preuve que le globe terrestre a une forme sphé­ rique aplatie aux pôles.

Clairaut, mathématicien et astronome, déduit, à la suite de ses études sur la rotation d'un corps fluide en rotation, qu'il s'exerce une force centrifuge proportionnelle au rayon latitudinal, force qui diminue la valeur de l'attraction newtonienne.

Il en conclut que la pesanteur est la force résul­ tante de l'attraction de la Terre et de la force cen­ trifuge due à sa rotation dans l'espace .

Or, en fonction de ·l'aplatissement de la Terre selon l'axe des pôles d'une part, et en fonction de la variation de la valeur de la force centrifuge (nulle aux pôles et maximale à l'Equateur) d'autre part, l'intensité de la pesanteur varie elle-même de l'équateur où elle est minimale aux pôles où elle est maximale.

La gravimétrie est la méthode physique fondée sur l'étude, l'interprétation et l'utilisation des variations de la pesanteur à la surface du Globe .

Son but essentiel est la détermination de la forme de la Terre ou géoïde.

En effet, le champ de gravi­ tation terrestre détermine des surfaces équipoten­ tielles de gravité en tout point desquelles la pesanteur est toujours définie par la verticale à la surface considérée.

Celle correspondant à l'alti­ tude 0 définit le géoïde .

C'est la forme qu'aurait la Terre si celle-ci était recouverte uniformément d'une couche d'eau.

(l'altitude 0 étant choisie par rapport à la surface moyenne des mers).

Cette forme serait celle d'un ellipsoïde de révolution ayant pour axe la ligne des pôles.

Cependant la Terre n'est pas fluide, ni même homogène du point de vue de la répartition des masses.

Le globe terrestre n'est donc pas un ellipsoïde parfait : le géoïde présente des déformations ou anomalies par rapport à cet ellipsoïde choisi alors comme ellipsoïde de référence.

Si l'on veut déterminer le géoïde, il faut donc mesurer en tous points son écart avec l'ellipsoïde, ce qui nécessite de connaî­ tre parfaitement ce dernier.

La géodésie permet de déterminer l'altitude des points par la méthode de nivellement, et de déterminer les distances par la méthode de triangulation.

Nivellement et triangulation : la détermination de l'altitude et des distances Les mesures sont effectuées dans chaque pays par rapport à un ellipsoïde choisi le plus voisin possible du géoïde au centre du territoire et tan­ gent à celui-ci en un point déterminé .

Il est situé, en France par exemple, à la verticale du Panthéon.

Il faut alors connaître l'altitude topographique de ce point et donc choisir un point sur la côte corres­ pondant au niveau moyen des mers.

Ce dernier ne peut être déterminé qu'à la suite de longues obser­ vations et mesures de la hauteur des marées (à. »