Mise à jour 21 Juin 2024.
CONFÉRENCE MENSUELLE
De Jacques LASKAR
Directeur de recherche CNRS à l'Observatoire de Paris - PSL
(IMCCE Institut de Mécanique Céleste et de Calcul des Éphémérides)
« VERS UN SCÉNARIO COHÉRENT POUR
L'ÉVOLUTION
DU SYSTÈME TERRE-LUNE »
Organisée par la SAF
En présence du public et en vidéo (direct) sur canal YouTube SAF
Le Mercredi 12 Juin 2024 à 19H00
Photos : MC et TM, pour l'ambiance. (Les photos avec plus de résolution peuvent
m'être demandées directement)
Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur. Voir les crédits des
autres photos si nécessaire
La présentation est disponible sur
ma liaison ftp ,
Rentrer le mot de passe, puis aller à CONFÉRENCES SAF ensuite SAISON 2023/2024 ;
Elle s’appelle : xxx.pdf
Pas disponible pour le
moment.
Ceux qui n'ont pas les mots de passe doivent aussi me
contacter avant..
La vidéo de la réunion est accessible à cet URL :
https://youtu.be/i1dJo1oKjJA?list=PL78ug7UrzPF1w8Tv32bQsZtE1Q5Tz7nBP
Tous les autres enregistrements des conférences mensuelles sont accessibles sur
la playlist des conférences mensuelles
d’Astronomie de notre chaine YouTube SAF.
Nous avons eu une très longue interruption de YouTube qui a empêché les
spectateurs à distance de suivre la conférence, nous en sommes désolés.
Ils peuvent suivre la conférence sur l’enregistrement.
Nous étions plus d’une centaine dans la salle et 70 à distance au début avant
l’interruption.
Jacques Laskar (au milieu) introduit par notre Président Sylvain Bouley.
Thierry Midavaine se trouve à droite sur la photo.
Jacques Laskar se consacre à l'étude des mouvements à long terme dans les
systèmes planétaires, et plus généralement à l'étude effective des systèmes
dynamiques presque conservatifs
Jacques Laskar, le roi du chaos si j’ose dire, a montré que le mouvement orbital
des planètes du Système Solaire est chaotique, ce qui rend pratiquement
impossible toute prédiction précise au-delà de quelques dizaines de millions
d'années.
Ultérieurement, il a mis en évidence que sur des échelles de temps de l'ordre de
l'âge du Système solaire, la diffusion chaotique des orbites peut même sans
doute permettre une collision entre Mercure et Vénus.
Travaux récents sur le système Terre-Lune, au cours de la thèse de Mohammad
Farhat sous sa direction.
Basé sur une décennie de travaux avec aussi deux de ses anciens collaborateurs.
La lune a une rotation synchrone avec son orbite (présente toujours la même
face), ce phénomène est dû aux marées
L'attraction de la Lune crée un bourrelet de marée sur la Terre, mais comme
celle-ci n'est pas parfaitement élastique et tourne rapidement sur elle-même, un
décalage persiste entre le bourrelet et la direction de la Lune
Ce bourrelet induit une
force de rappel sur la rotation de la Terre qui ralentit au cours des siècles.
Illustration : J. Laskar et
https://commons.wikimedia.org/
La vague de marée est plus ou moins dans la direction de la Lune.
La Lune attire plus l’eau du côté Lune alors que du côté opposé, la Terre est
plus attirée par la Lune que l’eau.
D’où DEUX bourrelets de
marée.
Ces bourrelets de marée sont un peu décalés, car la Terre tourne vite sur
elle-même, elle entraîne le bourrelet, d’où le décalage.
Cela produit un couple
de rappel qui va ralentir la rotation de la Terre et éloigner la Lune.
Ce phénomène a existé dans le passé aussi jusqu’à ce que la Lune soit synchrone.
Le premier à avoir compris cela, c’est Georges Darwin (le fils de Charles) vers
1880. C’est lui qui comprit que cet effet de « frein » était produit par ce
bourrelet décalé et dissipait ainsi un peu de l’énergie du système Terre-Lune.
Cette dissipation avait pour effet de diminuer la vitesse de rotation de la
Terre et, le système T-L devant conserver la quantité de mouvement (un grand
principe de physique), la distance à la Lune devait augmenter en conséquence.
On put vérifier en étudiant les éclipses anciennes que la durée du jour avait
effectivement variée dans le temps.
On
étudie la
trace de l’éclipse en – 136, dont on était
capable de déterminer la position (courbe orange) alors qu’elle a été observée à
Babylone (écrits anciens). Cela donne une mesure très précise du changement de
rotation de la Terre et à quelle vitesse la Lune ralentissait, tout ceci basé
sur le modèle de Darwin.
Si on prolonge le raisonnement dans le passé encore plus lointain, on
obtient…une collision de la Luen avec la Terre il y a 1,4 milliards d’années.
On en déduit l’âge de la Lune,
1,4 Ga. Ce qui est faux bien sûr, suite aux échantillons lunaires Apollo
dont la datation a été déterminée exactement.
Cette analyse donne l’âge de la Lune :
4,425 Ga !
Pourquoi ? G Darwin utilisait un coefficient constant pour la dissipation, or
apparemment il aurait varié au cours du temps.
Donc problème. De plus les missions Apollo ont déposé des
réflecteurs Laser, permettant de déterminer
exactement la distance T-L.
On trouve un éloignement de 3,8 cm par an en moyenne sur 50 ans !
On refait le calcul à l’envers et cette fois-ci on trouve bien 4,4 Ga pour l’âge
de la Lune.
Donc toujours problème, d’où vient la différence ?
Pour lever les inconnues, ce serait bien de connaitre par exemple la durée du
jour il y un milliard d’années !
On peut essayer de trouver des indicateurs biologiques mais pas extrêmement
fiables.
Néanmoins on a essayé de les utiliser avec un résultat moyen.
On ne sait toujours pas pourquoi ce facteur 3 entre le modèle Darwin et la
réalité.
Grande amélioration vers 1980
(grâce aux études de DL Webb), on a
considéré l’influence des océans, car on savait que l’essentiel de la
dissipation était dans les océans (à 90%) et non pas dans la Terre solide.
On bâtit alors un modèle très simple avec une Terre hémisphérique (super
continent) et un océan hémisphérique.
On en déduit que la dissipation change beaucoup en fonction de la vitesse de
rotation de la Terre.
En a et b modèle Terre seule
En c modèle océan seul, et finalement en d modèle océan/Terre, on tombe sur les
4 milliards d’années.
Depuis on n’a pas fait nettement mieux.
C’est là que J Laskar a commencé avec M Fahrat a étudié de nouveaux modèles,
notamment un modèle semi analytique avec un nombre minimal de paramètres (2,
c’est-à-dire l’âge de la Lune et la dissipation actuelle). On a aussi rajouté
l’effet de la tectonique des plaques.
On reste sur le système océan/Terre mais en tenant compte de la croissance
continentale au cours du temps.
On démarre avec un océan global puis un océan hémisphérique. On a deux
paramètres : H la profondeur de l’océan et sigma R qui traduit la dissipation au
fond des océans. Quand on fait tourner la Terre à des vitesses différentes, on
peut avoir des résonnances.
On fait évoluer le modèle et on cherche pour les deux paramètres si on se
rapproche de l’âge de la Lune et de la dissipation actuelle.
Dans le tableau, le bleu correspond à la mesure la plus proche des valeurs
actuelles.
Et ça correspond à peu près au volume de l’océan actuel et au coefficient de
dissipation. Donc plutôt bon résultat.
Que dit la géologie ?
Dépôts liés aux marées et données liées à
la précession de l’axe de la Terre (cycle
de Milankovitch) qui provoque un changement d’insolation à la surface terrestre.
Précession sur 20.000 ans.
On constate des variations dans le passé dans les carottes de glace ou dans les
océans par exemple.
Cela permet à la fin de déterminer la durée du jour à différentes époques
passées.
Cela permit de tracer l’évolution de la dissipation en fonction du temps.
Cette courbe présente des pics (la Lune s’éloigne plus vite) et des plats dus
aux résonnances océaniques. Ainsi, la rotation terrestre a varié
significativement au cours du temps.
Pour plus de détails consulter la vidéo.
Donc le modèle marche bien.
Durée du jour : il y a un milliard
d’années, la journée durait 19h, il y a 3 Ga elle durait 15h etc..
Futur du système Terre-Lune : la Lune s’éloigne et va moins tirer sur le
bourrelet, la vitesse de précession va ralentir, des résonances se produisent (à
cause de Jupiter et Saturne) et l’axe de la Terre fait n’importe quoi, elle
devient chaotique.
Merci Jacques pour cette passionnante conférence.
Et à bientôt j’espère.
POUR ALLER PLUS LOIN :
Voici le premier modèle physique cohérent sur
l’histoire de l’attraction lunaire !
The resonant
tidal evolution of the Earth-Moon distance
La lune et l'origine de l'homme article de Pour la
Science.
Changement climatique et théorie de Milankovitch : une
prédiction confirmée
ASTROCHRONOLOGY
cycle de Milankovitch
par J Laskar
Exemple de la détermination du ralentissement de la
rotation terrestre
En vidéo :
Retrouver les
orbites des planètes et de la Lune dans les archives sédimentaires.
Rythmes et
chaos dans le système solaire
Bon ciel à tous
Prochaine conférence SAF. : le mercredi 11 Septembre
2024 (CNAM) 19 H
avec Alain
RIAZUELO Astrophysicien
IAP
sur « DERNIÈRES
NOUVELLES SUR LES TROUS NOIRS »
Réservation comme d’habitude à
partir du 15 Août 9h00 ou à la SAF directement.
Bonnes Vacances :
Transmission en direct sur le canal YouTube de la SAF :
https://www.youtube.com/channel/UCD6H5ugytjb0FM9CGLUn0Xw/feautured
Bon ciel à tous !
Jean Pierre
Martin
Abonnez-vous aux astronews du site en
envoyant votre e-mail.
