Des chercheurs allemands ont réussi à mesurer la rotation de la Terre avec une plus grande précision que jamais grâce à un laser annulaire. Les mesures serviront à déterminer la position de la Terre dans l’espace, bénéficieront à la recherche climatique et rendront les modèles climatiques plus fiables.
La rotation de la Terre est l’un des phénomènes les plus importants pour la vie sur notre planète. Grâce à lui, nous connaissons le cycle jour-nuit, les saisons de l’année, les courants océaniques et les vents.
Cependant, la rotation de la Terre n’est pas constante, mais varie en raison de divers facteurs, tels que l’attraction gravitationnelle de la Lune et du Soleil, les mouvements tectoniques, le changement climatique ou la répartition de la masse terrestre.
Ces variations peuvent affecter des aspects aussi importants que la durée du jour, la position des pôles, le climat ou la navigation.
La science doit donc mesurer avec précision la rotation de la Terre et ses changements, afin d’ajuster les systèmes de référence et de synchronisation que nous utilisons en science et en technologie.
Jusqu’à présent, les mesures de la rotation de la Terre reposaient sur des observations astronomiques ou sur des satellites artificiels. Cependant, ces méthodes présentent certaines limites, telles que la dépendance aux conditions atmosphériques, à la résolution temporelle ou à la précision.
Une nouvelle méthode pour mesurer la rotation de la Terre
Une équipe de chercheurs de l’Université technique de Munich (TUM) a développé une nouvelle méthode pour mesurer la rotation de la Terre avec plus de précision que jamais et avec des données mises à jour quotidiennement. La méthode est basée sur l’utilisation de un laser annulaire installé à l’Observatoire géodésique de Wettzell, en Allemagne.
Le laser annulaire est un appareil qui émet un faisceau de lumière qui traverse un anneau d’environ 20 mètres de diamètre. Le faisceau lumineux est divisé en deux parties qui se propagent dans des directions opposées à travers l’anneau.
Lors de leur nouvelle rencontre, les deux parties interfèrent l’une avec l’autre, créant un motif de rayures lumineuses. Ce modèle dépend de la vitesse angulaire de l’anneau, c’est-à-dire de la rotation de la Terre.
Les chercheurs ont réussi à mesurer la vitesse angulaire de l’anneau avec une précision allant jusqu’à 9 décimales, ce qui équivaut à détecter un changement dans la rotation de la Terre d’un millième de seconde par jour.
De plus, ils ont pu comparer les données obtenues avec le laser annulaire avec celles d’autres méthodes, telles que le système de positionnement global (GPS) ou le système de navigation par satellite Galileo, et ont trouvé un bon accord.
Mesure directe
Le laser annulaire est le premier instrument qui permet de mesurer directement la rotation de la Terre, sans dépendre d’objets extérieurs, ils soulignent les chercheurs.
De plus, il offre une très haute résolution temporelle, permettant de détecter des changements rapides et subtils dans la rotation de la planète. Les améliorations apportées au laser ont également permis de réduire considérablement les temps de mesure.
Les programmes correctifs introduits permettent également à l’équipe de scientifiques de capturer des données actuelles toutes les trois heures.
Les données capturées indépendamment de l’observation des étoiles peuvent aider à identifier et à compenser les erreurs systématiques d’autres méthodes de mesure.
L’utilisation de différentes méthodes contribue à rendre le travail particulièrement minutieux, surtout lorsque les exigences de précision sont élevées, comme c’est le cas avec le laser annulaire.
Une nouvelle amélioration du système est prévue à l’avenir, ce qui permettra des périodes de mesure encore plus courtes.
Les chercheurs espèrent que le laser annulaire deviendra une nouvelle norme pour mesurer la rotation de la Terre et que davantage d’appareils de ce type seront installés dans d’autres endroits du monde, afin d’améliorer la couverture géographique et la précision des données.
Référence
Variations de la vitesse de rotation de la Terre mesurées avec un interféromètre laser en anneau. K. Ulrich Schreiber et al. Photonique naturelle (2023). DOIhttps://doi.org/10.1038/s41566-023-01286-x