La Terre et son fonctionnement interne

 

La Terre est-elle ronde ?

C'est aujourd'hui bien connu, la Terre est ronde, tout au moins à peu près ronde. Elle est en fait légèrement aplatie aux poles. Pourquoi ? Tout simplement parce qu'elle tourne sur elle-même. L'axe de rotation passe par les poles géographiques et la force centrifuge résultant de cette rotation est nulle aux pôles et est maximum sur l'équateur.
La force centrifuge à l'équateur s'exprime par la relation:
F = M * ω2 * R
dans laquelle:
  • M = masse soumise à la force centrifuge (en kg dans le système MKSA)
  • ω = vitesse angulaire = 2 * π radians / 86400 secondes
  • R = rayon = 6378000 mètres à l'équateur
F = M * 0.0337
L'accélération de cette force centrifuge (0.0337 m/s2) est négligeable comparée à l'accélération de la pesanteur (9,81 m/s2) (environ 0,3%), mais elle est tout de même suffisante pour expliquer cette forme de la Terre légèrement aplatie aux pôles.
N.B.: le nombre de 86400 secondes est la durée en secondes d'un jour solaire. Cette valeur n'est pas exacte pour le calcul de la force centrifuge parce que, quand la Terre fait un tour sur elle-même, elle tourne aussi autour du soleil. Pour ce calcul, il faut prendre en compte la durée d'un jour sidéral. La durée du jour sidéral est légèrement inférieure à celle du jour solaire (coefficient = 1 - 1 / 365,25). Mais cette correction n'est pas très importante dans le calcul ci-dessus.

La Terre est-elle solide ?

Quand on marche sur le sol, c'est plutôt solide sous nos pieds. Tout au moins sur la terre ferme. Quand on est sur l'eau, c'est plutôt liquide, mais le fond de la mer est solide.
Quand on regarde notre Terre de façon un peu plus approfondie (au sens propre comme au sens figuré), on s'aperçoit que notre Terre n'est pas aussi solide...
Au fur et à mesure qu'on s'enfonce dans le sol, la température s'élève de plus en plus. Demandez aux mineurs de fond comment ils vivent au fond: il y fait très chaud. La plupart des puits ne descendent guère au delà de 1000 mètres de profondeur, même si on signale par endroits des profondeurs dépassant 3000 mètres, mais les chaleurs y sont extrêmes..
Les sondages effectués en profondeur ont montré que la croute solide qui recouvre la Terre atteint une épaisseur de l'ordre de quelques dizaines de kilomètres. Au delà, avec des températures qui atteignent plus de 1000 degrés, la croute n'est plus aussi solide; elle devient pâteuse et au centre de la Terre, on estime que la température atteint 7000 °K.
Quand on compare ces données mesurées, une épaisseur de quelques dizaines de kilomètres pour un rayon de la Terre qui atteint 6400 km, la Terre n'est pas aussi solide. Mais quand on lit le texte de Wikipedia (Description détaillée de la Terre) le Terre serait principalement solide même si elle est localement liquide. On peut en douter quand on lit que la température du noyau de la Terre atteint 7000 °K car à cette température, le fer n'est pas solide mais liquide, même sous très haute pression. La Terre n'est donc qu'une boule liquide (ou pâteuse) recouverte d'une fine pellicule solide.

Quelques données chiffrées

À quelle vitesse la terre tourne-t-elle autour du Soleil ? Un tour par an !
rotation_de_la_terre1.png
À priori, un tour par an, ça ne semble pas très rapide, mais il faut regarder cela d'un peu plus près:
Si on convertit ce chiffre en vitesse linéaire, en supposant que l'orbite de la Terre autour du Soleil est circulaire, on obtient:
V = 2 * π * R / 24 / 365,25
dans laquelle:
  • R = rayon de l'orbite = distance de la Terre au Soleil = 150 * 106 km
  • 365,25 = nombre de jours par an (un tour par an)
  • 24 = nombre d'heures par jour
On obtient:
V = 107500 km/h # 30 km/s
La vitesse de la Terre autour du Soleil est largement supersonique !
À quelle vitesse la Terre tourne-t-elle sur elle-même ? Un tour par jour !
Quelle vitesse linéaire ? Elle est fonction de la distance à l'axe de rotation. Elle est nulle au pôles (ce sont les centres de rotation) et maximum à l'équateur:
V = 2 * π * R / 24
dans laquelle:
  • R = rayon de la Terre = 6378 km
  • 24 = nombre d'heures par jour
On obtient:
V = 1670 km/h # 464 km/s
Ces valeurs ne sont pas exactes car quand la Terre fait un tour elle-même, elle se déplace aussi sur son orbite. La valeur de 24 heures est la durée d'un jour solaire mais la durée d'un tour sur elle-même est celle d'un jour sidéral, soit
1 jour sidéral = (1 - 1 / 365,25) soit 0,99726 jour solaire
ce qui donne:
V = 1665 km/h # 462 km/s
Les habitants de l'équateur sont aussi supersoniques !
 
 
Voir aussi: Description détaillée de la Terre (Wikipedia)
 
Décembre 2017
 
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