Tremblement de Terre de Sumatra: l'axe de la Terre a-t-il tremblé? |
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Tremblement de Terre de Sumatra: l'axe de la Terre a-t-il tremblé?
Le récent tremblement de Terre de magnitude 9,3 qui a eu lieu le 26 décembre 2004 près de Sumatra est le deuxième plus fort dans le monde depuis 1900 et dépasse en intensité celui survenu en Alaska en 1964 (magnitude 9,2). A-t-il pu avoir un effet perceptible dans la rotation de la Terre?
Les spécialistes de l'Observatoire de Paris, appartenant à l'IERS (International Earth Rotation Service) montrent que l'effet n'est pas discernable.
Bases théoriques: Relations entre sismicité et variations dans la rotation de la Terre
Un événement sismique, en dehors de l'effet de secousse lié au tremblement de terre, entraîne une redistribution de masse dans la terre. Cela modifie le tenseur d'inertie de la terre qui théoriquement peut affecter le mouvement de l'axe de rotation de la terre par rapport à la croûte appelé le "mouvement du pôle" ou "polhodie". Il peut également y avoir un faible effet dans la vitesse de rotation de la terre, par la conservation de moment cinétique. Les calculs théoriques montrent que les plus grands tremblements de terre peuvent entraîner des variations co-sismiques de l'ordre de quelques microsecondes de temps dans la durée du jour et de 0.1 mas à 1 mas (quelques millimètres à quelques centimètres) dans le mouvement du pôle (Smylie et Manshina, 1971; Chao et Gross, 1987 ; Varga, 1987). Cependant, ces amplitudes sont complètement masquées par celles associées aux transports de masses atmosphériques et océaniques, qui sont un ou deux ordres de grandeur supérieures. D'après des études récentes sur la diffusion de contraintes post-sismiques (Soldati et Spada 1999), en dépit du faible signal dû aux séismes, il peut cependant exister un phénomène d'amplification dû à la viscosité de l'asthénosphère, ce qui pourrait entraîner des effets visibles dans la rotation de la Terre.
Figure 1 : L'axe de rotation de la terre n'est pas fixe par rapport à la croûte terrestre. Projeté sur un plan tangent au pôle, il décrit "le mouvement du pôle" ou "Polhodie" (ici représenté par la courbe en pointillés rouge) contenu dans un carré de 20 mètres de côté. Les composantes principales du mouvement en sont un terme de période 432 jours, le terme de Chandler (voir ici une représentation schématique de l'oscillation de Chandler) attribué à un mode libre de la terre ainsi qu'un terme de période d'un an dû aux transports de masses atmosphériques. Un saut éventuel dû au tremblement de Terre du 26 décembre dernier (instant à l'intérieur du cercle rose) n'est actuellement pas séparable des signaux atmosphériques.
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Observations: Qu'a-t-on vu dans les observations de l'IERS?
Il existe plusieurs bases de données concernant les tremblements majeurs, notamment le catalogue de U.S. Geological Survey. A partir de plusieurs paramètres (magnitude, localisation, moment sismique,..) caractérisant l'événement on peut à partir d'un modèle faire une estimation de l'effet d'un événement dans les variations de la rotation de la terre. D'après divers calculs faits indépendamment à partir de ces paramètres par R. Gross (JPL) , B. Chao (NASA) et par C. Bizouard (Observatoire de Paris), l'effet dans le mouvement du pôle devrait être de l'ordre de quelques centimètres dans la polhodie et de quelques microsecondes de temps dans la durée du jour, ce qui est peu susceptible d'être détecté vue la précision actuelle des observations. Le Centre de la Rotation de la Terre du Service International de la Rotation de la Terre et des Systèmes de référence (IERS) à l'Observatoire de Paris a notamment pour mission de faire le suivi en temps quasi-réel des variations du mouvement de la terre en utilisant les observations issues de diverses techniques spatiales comme le GPS, l'interférométrie sur radio-sources extra-galactiques ainsi que la télémétrie laser sur satellites et sur la Lune. Les analyses fines des variations observées dans la "polhodie" (voir figure 1) n'ont à ce jour pas montré d'effet discernable.Références
Chao B.F.and Gross R.S., 1987: Changes in the Earth.s rotation and low degree gravitational field induced by earthquakes. Geophys J. Roy.Astron. Soc., 91, 569-596.
Smylie D.E. and Manshina L., 1971: The elasticity theory of dislocation in real Earth models and changes in the rotation of the Earth, Geophys. J. Roy. Astron. Soc., 23, 329-354.
Soldati G. and Spada G., 1999: Large earthquakes and Earth rotation: the role of mantle relaxation. Geophys. Res. Lett., 26 , 911-914.
Varga P., 1987: Influence of the elastic stress accumulation on the Earth.s polar position. Proc. of the int. Symp. .Figure and dynamics of the Earth, Moon and Planets., Prague, 257-269.
Contact
Daniel Gambis (Observatoire de Paris, SYRTE)
