Il y a plusieurs milliards d’années, des interactions gravitationnelles entre la Terre et le Soleil ont permis de faire une « pause » dans le processus de ralentissement de la rotation de notre planète. Sans ce processus, la durée d’une journée sur Terre aurait pu avoisiner les 60 heures aujourd’hui. Les détails de ces travaux sont publiés dans la revue Science Advances.
Comment la Lune influence la rotation terrestre
Au cours de son histoire, la Terre n’a pas toujours eu des journées d’une durée de 24 heures telles que nous les connaissons aujourd’hui. Ces variations sont principalement dues à la rotation de la Terre, elle-même influencée par les forces gravitationnelles exercées par la Lune.
Lorsque la Terre tourne sur son axe, la force gravitationnelle exercée par la Lune n’est pas uniforme sur toute la surface de la planète en raison de la différence de distance entre la Lune et différentes parties de la Terre. Lorsque notre satellite est au-dessus d’un point donné sur Terre, la force gravitationnelle qu’elle exerce est plus forte sur ce point que sur d’autres parties de la Terre. Au-dessus de l’océan, cela crée une légère surélévation de l’eau, formant une marée haute.
Cependant, en raison du décalage entre la position de la Lune et la rotation de la Terre, cette surélévation d’eau n’est pas directement alignée avec la Lune elle-même. En effet, la Terre continue de tourner, ce qui entraîne une surélévation d’eau vers l’est par rapport à la position actuelle de la Lune. Cela signifie que la surélévation d’eau se trouve légèrement en avance par rapport à la position de notre satellite. En conséquence, la force gravitationnelle exercée par cette surélévation d’eau crée un couple de forces sur la Terre. Pour rappel, un couple de forces est une paire de forces égales et opposées qui génèrent un mouvement de rotation.
Dans ce cas, le couple gravitationnel exercé par la surélévation d’eau provoque un freinage de la rotation terrestre, ralentissant ainsi sa vitesse de rotation. Ce processus est une conséquence de la dissipation de l’énergie cinétique de rotation de la Terre sous l’effet des forces de marée.
Le Soleil joue également un rôle
En ce qui concerne le Soleil, il existe deux types de marées capables de produire un couple. Le premier est le couple de marée solaire. Il fonctionne de la même manière que celui de la Lune, provoquant de très petits changements dans les marées océaniques, de sorte qu’il ralentit la rotation de la Terre.
Le deuxième type est le couple de marée thermique. Lorsque la lumière du soleil chauffe l’atmosphère, elle la fait se dilater, créant une autre poignée avec laquelle la gravité du Soleil peut interagir. Cette influence pousse la Terre à tourner plus vite. Cependant, bien que la gravité du Soleil soit plus puissante, notre étoile est 390 fois plus éloignée de la Terre que la Lune. Aussi, les marées lunaires génèrent toujours deux fois plus de force.
En conséquence, la rotation de la Terre ralentit et les jours continuent de s’allonger légèrement. Notez qu’au moment de la formation de notre satellite il y a environ 4,5 milliards d’années, la durée d’une journée sur Terre était d’environ dix heures.
Deux processus qui s’annihilent
Cela étant dit, en examinant les preuves géologiques des marées hautes et basses provenant de formations rocheuses très anciennes, des astrophysiciens ont découvert que plusieurs forces de marée s’étaient annulées il y a entre deux milliards et 600 millions d’années. Ce processus aurait ainsi maintenu la durée des jours à environ 19,5 heures.
Dans le détail, l’atmosphère terrestre était plus chaude à cette époque, ce qui affectait les ondes thermiques créées par la lumière du soleil dans l’atmosphère, des températures plus élevées signifiant des vitesses d’ondes plus élevées. Or, la fréquence à laquelle ces ondes traversent l’atmosphère crée une résonance atmosphérique, ce qui accentue leur effet.
Pendant plus d’un milliard d’années, cette résonance et la durée du jour seraient restées synchronisées, les ondes atmosphériques résonnant chaque fois que la Terre effectuait environ une demi-rotation.
Étant donné que la période de rotation de la Terre était presque exactement le double de celle de la période de résonance, les marées atmosphériques causées par le Soleil sont devenues plus fortes, donnant à la gravité du Soleil plus de masse avec laquelle travailler. En conséquence, l’influence du Soleil sur la rotation de la Terre aurait à peu près contré celle des marées lunaires.
Il y a environ 600 millions d’années, les jours terrestres ont commencé à s’allonger à nouveau. Si cela ne s’était jamais produit, nos jours actuels auraient pu durer plus de 65 heures.
