Une équipe d’astrophysiciens de l’Université de Toronto a révélé comment la lente et constante prolongation de la journée terrestre par l’attraction gravitationnelle de la Lune a été « suspendue » pendant plus d’un milliard d’années.
Ces chercheurs affirme qu’il y a environ deux milliards d’années, pendant une période ayant pris fin il y a 600 millions d’années, un courant atmosphérique alimenté par le Soleil avait neutralité l’effet de la Lune, ce qui a permis de maintenir la vitesse rotationnelle de la Terre et la longueur d’une journée à une durée constante de 19,5 heures.
Sans cette pause d’un milliard d’années dans la rotation de notre planète, notre journée actuelle, plutôt que de durer 24 heures (environ), s’étendrait plutôt sur plus de 60 heures.
Les travaux sont publiés dans Science Advances.
En s’appuyant sur des preuves géologiques et en utilisant des outils de recherche sur l’atmosphère, les chercheurs affirment que cet équilibre gravitationnel entre le Soleil et la Lune découle d’un lien accidentel, mais particulièrement important entre la température de notre planète et sa vitesse de rotation.
Lorsque la Lune s’est formée, il y a environ 4,5 milliards d’années, la journée durait moins de 10 heures. Mais depuis, l’effet gravitationnel de notre satellite naturel sur notre planète ralentit la rotation de cette dernière et prolonge donc la durée de la journée. Aujourd’hui, cette rotation ralentit toujours, au rythme de 1,7 milliseconde par siècle.
La lune ralentit aussi la terre en attirant les océans de notre planète, ce qui crée des bulles d’eau sur les côtés opposés de notre monde, ce qui donne les marées. L’attrait gravitationnel de la lune sur ces bulles, en plus de la friction entre les marées et le plancher de l’océan, agit comme un frein sur notre planète qui tourne sur elle-même.
« La lumière du soleil produit aussi une marée atmosphérique avec même genre de bulles », mentionne Norman Murray, professeur d’astrophysique théorique et l’un des auteurs de l’étude. « La gravité du soleil attire ces bulles atmosphériques, ce qui produit un effet sur la rotation de la Terre. Mais plutôt que de ralentir la rotation de notre planète, cela l’accélère. »
Pour la majeure partie de l’histoire géologique de notre planète, les marées lunaires ont été plus fortes que celles provoquées par le soleil par un facteur d’environ 10 fois; cela explique le ralentissement de la rotation de la Terre et l’allongement des journées.
Mais il y a deux milliards d’années, les bulles atmosphériques étaient plus grandes parce que l’atmosphère était plus chaude et parce que sa résonance naturelle, soit la fréquence à laquelle des vagues la traverse, correspondait à la durée de la journée.
L’atmosphère, comme une cloche, résonne à des fréquences déterminées par plusieurs facteurs, y compris la température. En d’autres termes, les vagues, comme celles générées par l’énorme éruption du volcan Krakatoa, en Indonésie, en 1883, traversent l’atmosphère à une vitesse déterminée par sa température. Le même principe explique pourquoi une cloche produit toujours le même son si la température est constante.
Pendant la majeure partie de l’histoire de notre planète, cette résonance atmosphérique est désynchronisée par rapport à la vitesse de rotation. Aujourd’hui, chacune des « marées hautes » atmosphériques fait le tour de la planète en 22,8 heures; puisque cela ne correspond pas aux 24 heures d’une journée, cette marée atmosphérique est relativement petite.
Mais pendant la période d’un milliard d’années ayant fait l’objet de l’étude, l’atmosphère était plus chaude et résonnait à une période d’environ 10 heures. Et au début de cette époque, la rotation de la Terre, ralentie par la Lune, a atteint 20 heures.
Lorsque la résonance atmosphérique et la durée de la journée sont devenues des facteurs équivalents – 10 et 20 –, la marée atmosphérique a été renforcée, les bulles ont pris de l’ampleur et l’attraction du soleil est devenue suffisamment importante pour contrer la gravité lunaire.
« C’est comme pousser un enfant sur une balançoire », a poursuivi M. Murray. « Si vos poussées et la période de la balançoire ne sont pas synchrones, l’enfant n’ira pas très haut. Mais si tout cela est synchro et que vous poussez juste au moment où la balançoire s’arrête, à une extrémité de son déplacement, et cette poussée va s’ajouter à l’élan de la balançoire et celle-ci ira de plus en plus haut. Voilà ce qui s’est passé avec la résonance et la marée atmosphériques. »
