Pendant plus d’un milliard d’années, un équilibre délicat entre le Soleil et la Lune a maintenu la rotation de la Terre à un rythme régulier, maintenant la durée d’une journée à environ 19,5 heures. Selon une nouvelle étude réalisée par des chercheurs de l'Université de Toronto et de l'Université de Bordeaux, sans cette pause de plusieurs siècles, la journée aurait désormais duré plus de 60 heures.
Le travail, publié dans Science Advances , combine des modèles mathématiques sophistiqués avec des preuves géologiques, telles que des couches sédimentaires qui enregistrent d'anciens cycles de marée, pour retracer l'évolution de la rotation de la Terre au cours des 4,5 milliards d'années.
Lorsque la Lune s'est formée pour la première fois il y a environ 4,5 milliards d'années, elle tournait près de la Terre et notre planète tournait rapidement, faisant qu'une journée durait moins de 10 heures. Aujourd'hui, la Lune recule lentement et la rotation de la Terre ralentit, ajoutant environ 1,7 millisecondes à la durée d'un jour chaque siècle.
L’attraction gravitationnelle de la Lune crée des renflements océaniques – des marées – sur les côtés opposés de la planète. Ces renflements traînent contre le fond marin, produisant une friction qui extrait le moment cinétique de la rotation de la Terre et allonge progressivement la journée.
En revanche, le chauffage solaire génère des marées atmosphériques qui peuvent accélérer la rotation de la Terre. L’atmosphère se gonfle en réponse au forçage thermique du Soleil, et le couple qui en résulte peut légèrement accélérer la rotation. Historiquement, l’effet de la Lune a été environ dix fois plus fort, dominant le processus de ralentissement.
Il y a entre 2 et 600 millions d’années, les couples opposés du Soleil et de la Lune étaient en résonance presque exacte. L’atmosphère terrestre, réchauffée par une température globale plus élevée, supportait des ondes stationnaires qui effectuaient un cycle complet toutes les 10 heures, soit exactement deux fois par rotation terrestre. Cette condition de résonance a amplifié les renflements atmosphériques, permettant au Soleil d’ajouter de l’élan à la rotation de la Terre et de contrecarrer l’effet de freinage de la Lune. Le résultat a été un plateau dans la durée du jour à environ 19,5 heures qui a duré un milliard d'années.
À mesure que l’atmosphère se refroidissait et que la fréquence de résonance diminuait, l’équilibre délicat fut perdu. Depuis lors, le jour s'est allongé et aujourd'hui, la marée atmosphérique du Soleil met 22,8 heures pour effectuer un cycle complet, soit un retard par rapport à une journée de 24 heures.
Il est important de noter que l’étude confirme l’exactitude des modèles de circulation atmosphérique mondiale utilisés par les climatologues. En reproduisant les températures passées et les comportements des marées, les chercheurs démontrent que ces modèles peuvent prédire de manière fiable comment le futur changement climatique influencera les marées atmosphériques et, par extension, la durée d'une journée.
Étant donné que la hausse des températures mondiales pourrait éloigner davantage la résonance atmosphérique de son équilibre historique, la capacité du Soleil à accélérer la rotation de la Terre pourrait diminuer, accélérant potentiellement la tendance à l’allongement des jours. Cet effet subtil mais profond souligne une autre façon dont l'activité humaine remodèle notre planète.