Pourquoi la journée terrestre dure-t-elle 24 heures et non pas 60 heures ? La réponse étonnante dans cet article !

Lorsque la Lune s'est formée il y a environ 4,5 milliards d'années, elle était beaucoup plus proche de la Terre qu'aujourd'hui et notre planète tournait beaucoup plus vite, la durée du jour étant inférieure à 10 heures.

Depuis lors, la Lune s'éloigne progressivement, volant une partie du moment angulaire de la Terre, ce qui a pour effet de ralentir la rotation de notre planète.

Aujourd'hui, comme nous le savons tous, une journée sur Terre dure 24 heures. Cependant, à la vitesse à laquelle la Lune s'éloigne de nous (3,78 centimètres par an selon des expériences utilisant des réflecteurs laser laissés sur la Lune par les astronautes d'Apollo), notre planète aurait dû ralentir au point de compter pas moins de 60 heures au lieu de 24.

Qu'est-ce qui a ralenti la décélération ?

Des astronomes de l'université de Toronto et de l'université de Bordeaux, sous la direction de Hanbo Wu, ont déterminé qu'il y a environ 2000 millions d'années et jusqu'à il y a 600 millions d'années, une marée atmosphérique provoquée par le Soleil a contrecarré l'effet de la Lune, maintenant la vitesse de rotation de la Terre constante et la durée du jour à 19,5 heures.

En se basant sur des preuves géologiques et en utilisant des outils de recherche atmosphérique, les scientifiques ont démontré que la stase des marées entre le Soleil et la Lune était le résultat d'un lien fortuit, mais extrêmement important, entre la température de l'atmosphère et la vitesse de rotation de la Terre.

L'étude décrivant ce résultat, intitulée "Why the day is 24 hours long ; the history of Earth's atmospheric thermal tide, composition, and mean temperature" (Pourquoi la journée dure 24 heures ; l'histoire de la marée thermique, de la composition et de la température moyenne de l'atmosphère terrestre), a été publiée dans la revue Science Advances.

L'attraction du Soleil et de la Lune, et leur influence sur la Terre à travers l'histoire

La Lune ralentit la rotation de la Terre en tirant sur les océans, créant des bourrelets de marée sur les côtés opposés de la planète, que nous connaissons sous la forme de marées hautes et de marées basses. L'attraction gravitationnelle de la Lune sur ces bourrelets, ainsi que la friction entre les marées et le fond de l'océan, agissent comme un frein sur la rotation de notre planète.

Te presento La fuerza gravitacional de la luna, por sobre las mareas en la Tierra. Ellas atraen los océanos y produce que se abulte ligeramente nuestro planeta provocando los cambios en el nivel del mar. pic.twitter.com/keWCnTMdDP

— InfoSismologic (@EarthquakeChil1) December 4, 2022

La lumière du soleil produit également une marée atmosphérique avec le même type de renflements. Mais au lieu de ralentir la rotation de la Terre comme le fait la Lune, elle l'accélère.

Pendant la majeure partie de l'histoire géologique de la Terre, les marées lunaires ont dépassé les marées solaires d'un facteur d'environ dix, d'où le ralentissement de la rotation de la Terre et l'allongement des jours.

Qu'est-ce qui a changé il y a environ 2 milliards d'années ?

Mais il y a environ 2 milliards d'années, les renflements atmosphériques étaient plus importants parce que l'atmosphère était plus chaude et parce que leur résonance naturelle - la fréquence à laquelle les ondes s'y déplacent - coïncidait avec la durée du jour.

L'atmosphère, comme une cloche, résonne à une fréquence déterminée par divers facteurs, dont la température. En d'autres termes, les ondes (comme celles générées par l'éruption massive du volcan Krakatoa en Indonésie en 1883) la traversent à une vitesse déterminée par sa température.

Pendant la majeure partie de l'histoire de la Terre, cette résonance atmosphérique a été désynchronisée par rapport à la vitesse de rotation de la planète. Aujourd'hui, chacune des deux "grandes marées" atmosphériques met 22,8 heures pour faire le tour du globe ; comme cette résonance et la période de rotation de 24 heures de la Terre ne sont pas synchronisées, la marée atmosphérique est relativement faible.

Mais durant la période de 1,4 milliard d'années étudiée, l'atmosphère était plus chaude et résonnait avec une période d'environ 10 heures. De plus, au début de cette époque, la rotation de la Terre, ralentie par la Lune, atteignait 20 heures.

Lorsque la résonance atmosphérique et la durée du jour sont devenues des facteurs égaux (10 et 20), la marée atmosphérique s'est renforcée, les bourrelets ont augmenté de taille et l'attraction de marée du Soleil est devenue suffisamment forte pour contrebalancer la marée lunaire.

"C'est comme pousser un enfant dans un hamac", explique M. Murray. "Si votre poussée et la période du hamac ne sont pas synchronisées, le hamac ne montera pas très haut. Mais s'ils sont synchronisés et que vous poussez juste au moment où le hamac s'arrête à une extrémité de sa course, la poussée augmentera l'élan du hamac et il ira plus loin et plus haut. C'est ce qui s'est passé avec la résonance atmosphérique et la marée".