Figure de la Terre - Définition et Explications

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Introduction

Modélisation de la forme de la terre

La détermination de la figure de la Terre, autrement dit l'étude de la forme de la surface externe du globe terrestre et de ses dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce...), constitue l'une des tâches classiques de la géodésie. Elle fournit des informations essentielles pour la géophysique et la géodynamique théorique. Il convient de remarquer, cependant, qu'une surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) générale est le plus souvent un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) géométrique auquel on n'associe pas de propriétés physiques particulières. Tel n'est pas le cas de la figure de la Terre (La détermination de la figure de la Terre, autrement dit l'étude de la forme de la...), que l'on doit déterminer en faisant intervenir, d'une manière ou d'une autre, le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) de pesanteur (Le champ de pesanteur (ou plus couramment pesanteur) est un champ attractif auquel sont soumis tous...) terrestre. De ce fait, on doit associer à la forme géométrique des propriétés physiques : la plupart des surfaces qu'on définira pour représenter la figure de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...) sont des surfaces de niveau, ou surfaces équipotentielles, autrement dit, des surfaces sur lesquelles le potentiel de pesanteur est constant. Il n'existe pas une seule définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la...) de la figure de la Terre, mais plusieurs qui ont chacune leur utilité et leur raison d'être. Ainsi, en dehors de la figure topographique (ou topoïde), qui n'est pas une surface de niveau mais dont les diverses cotes font quand-même appel à la pesanteur, on définit une figure équipotentielle ellipsoïdale (ou ellipsoïde normal), une figure d'équilibre hydrostatique (ou hydroïde) et finalement une surface équipotentielle qui décrit au mieux le champ de pesanteur dans lequel se meuvent les satellites (Satellite peut faire référence à :) artificiels. Cette dernière, appelée le géoïde, est de plus en plus considérée comme la figure de la Terre, mais c'est oublier que pour les géographes le topoïde est la surface la plus importante, que pour les géodésiens l'ellipsoïde joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les...) un rôle bien plus important que le géoïde, et que les géophysiciens font souvent appel aux propriétés de l'hydroïde plutôt qu'à celles du géoïde. Tous comptes faits, ce sont surtout les géophysiciens s'occupant de dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il...) du manteau et de tectonique (La tectonique (du grec « τ?κτων » ou « tekt?n »...) globale qui font appel au géoïde.

Aspects historiques

Les premières hypothèses concernant la forme de la Terre remontent à la nuit des temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...), mais ce n'est qu'au milieu du Ier millénaire av. J.-C. que l'hypothèse d'une forme sphérique fut formulée explicitement, et ne fut ensuite plus guère mise en doute par les gens érudits jusqu'à la deuxième moitié du XVIIe siècle. À cette époque les travaux de Christian Huygens (1629–1695) sur la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un...) centrifuge et la parution en 1687 de l'ouvrage d'Isaac Newton (Isaac Newton (4 janvier 1643 G – 31 mars 1727 G, ou 25 décembre...) (1643–1727) « Principia mathematica philosophiae naturalis », ainsi que les mesures de grands arcs géodésiques en France, ont conduit à penser que la forme de la Terre devait être celle d'un ellipsoïde de révolution, autrement dit celle d'un sphéroïde (Un sphéroïde ou ellipsoïde de rotation est une surface quadrique en 3 dimensions obtenue par...) au sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but...) restreint.

La première détermination connue du rayon R de la sphère (En mathématiques, et plus précisément en géométrie euclidienne, une...) terrestre est due au savant alexandrin Ératosthène de Cyrène (273 – 192 av. J.-C.). La méthode de mesure qu'Ératosthène inventa, et qui porte son nom, fait de lui le véritable fondateur de la géodésie, même si la valeur de R obtenue à l'époque devait se situer au mieux aux alentours de 10% de la valeur réelle. Au cours de nombreux siècles qui suivirent les travaux d'Ératosthène, on essaya d'améliorer la connaissance de la valeur du rayon terrestre : des Grecs, des Arabes, des Chinois, des Anglais et des Français, pour ne citer que les principales nations qui au départ ont participé à cette quête. La dernière détermination de R basée sur l'idée d'une Terre sphérique fut celle de l'abbé Jean Picard (1620–1682). Bien que très vite après les mesures de Picard on se soit aperçu qu'en première approximation (Une approximation est une représentation grossière c'est-à-dire manquant de...) la forme de la Terre n'était pas une sphère, mais plutôt un ellipsoïde de révolution faiblement aplati, la valeur R obtenue par Picard fournit avec une bonne précision le rayon moyen de la Terre. Cela est dû au fait que les mesures de Picard furent effectuées dans les environs de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région...), donc à des latitudes moyennes, où la distance de la surface au centre de la Terre est proche de la valeur du rayon de la sphère qui possède le même volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension...) que l'ellipsoide.

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