La plus grande centrale hydroélectrique du monde, le barrage des Trois Gorges en Chine, a une influence mesurable sur la rotation terrestre. Un scientifique de la NASA a calculé que le déplacement massif d’eau allonge imperceptiblement la journée et modifie l’axe des pôles, une preuve tangible de l’impact humain sur la mécanique planétaire.
Le barrage des Trois Gorges, situé en Chine, est reconnu comme la plus grande installation de ce type à l’échelle mondiale. Un effet méconnu de cette structure colossale a été mis en lumière par la recherche d’un scientifique de la NASA : l’ouvrage influencerait de manière quantifiable la rotation de notre planète. Il ne s’agit pas de science-fiction, mais bien d’une application des principes physiques fondamentaux.
Édifiée le long du fleuve Yangtsé, dans la province centrale du Hubei, le barrage des Trois Gorges constitue un véritable exploit d’ingénierie.
Comme rapporté précédemment, sa structure atteint 185 mètres de hauteur et s’étend sur plus de 2300 mètres de longueur. Sa construction a nécessité 28 millions de mètres cubes de béton et une quantité d’acier suffisante pour ériger 63 répliques de la tour Eiffel.
Les travaux, qui ont mobilisé 40 000 personnes, ont duré 17 années pour un coût approximatif de 37 milliards de dollars.
Lorsque son réservoir est à pleine capacité, la retenue peut contenir 40 milliards de mètres cubes d’eau, un volume comparable à 16 millions de piscines olympiques.
Le barrage des Trois Gorges, en Chine, a été construit en 2008. Crédit : Pedro Vásquez Colmenares/Power Technology
Quel est le lien avec la rotation terrestre ?
En 2005, le scientifique Benjamin Fong Chao, de la NASA, a voulu déterminer les conséquences de la concentration d’une masse d’eau aussi considérable en un unique point géographique, situé à 185 mètres d’altitude.
Sa conclusion indique que ce transfert de masse suffit à modifier, bien que très légèrement, la vitesse de rotation de la Terre.
L’explication repose sur un principe physique nommé « moment d’inertie », qui correspond à la résistance d’un objet aux changements de son mouvement de rotation. Plus la masse est importante et éloignée de l’axe de rotation, plus cette résistance augmente.
Le remplissage du réservoir éloigne une quantité d’eau colossale du centre de la planète, accroissant légèrement le moment d’inertie terrestre.
Pour que la quantité totale d' »énergie de rotation » (appelée moment cinétique) demeure constante, la vitesse de rotation doit nécessairement s’ajuster, ralentissant d’une infime fraction.
Les calculs de Chao démontrent qu’avec un réservoir plein, la durée du jour terrestre s’allonge de 0,06 microsecondes, soit 60 nanosecondes, ce qui équivaut à 60 milliardièmes de seconde.
La structure pourrait également déplacer l’axe des pôles terrestres d’environ deux centimètres, une valeur qui fluctue au fil de l’année en fonction du niveau d’eau stocké.
Un effet notable, mais loin d’être le plus significatif
Bien que théoriquement remarquable, l’influence du barrage chinois reste extrêmement ténue comparée à d’autres phénomènes affectant la rotation terrestre.
Un séisme majeur, comme celui survenu au Japon en 2011 à l’origine de l’accident nucléaire de Fukushima, a accéléré la rotation terrestre de 1,8 microsecondes, un impact bien supérieur à celui du barrage.
De plus, selon les déclarations de Maik Thomas et Robert Dill, du Centre de recherche en géosciences allemand (GFZ), l’assèchement de la mer d’Aral, qui a perdu plus des trois quarts de son volume d’eau depuis 1960 à cause de projets d’irrigation soviétiques, a produit un effet sur la rotation plus de trois fois supérieur à celui du barrage.
Parallèlement, la fonte des glaces au Groenland, qui déplace l’axe de rotation vers le Canada, provoque des modifications de la durée du jour environ dix fois plus importantes que celles engendrées par le premier remplissage du barrage chinois.
Pourquoi cet impact est-il pertinent ?
Ces différences sont si minimes qu’elles passent inaperçues dans la vie quotidienne. Pour les agences spatiales qui pilotent satellites et sondes interplanétaires, il est cependant impératif de connaître avec une extrême précision l’orientation et la vitesse de rotation terrestres. De légers écarts non corrigés pourraient, par exemple, dévier une sonde de sa trajectoire prévue.
C’est précisément pour cette raison que la définition de la seconde ne repose plus sur la rotation terrestre, considérée comme un chronomètre peu fiable sensible aux séismes, aux marées et désormais aux mégastructures humaines. Elle est désormais calculée à partir des oscillations d’un atome de césium. Ce métal, appartenant à la même famille chimique que le sodium et le potassium, est extrêmement réactif et possède un point de fusion si bas qu’il devient presque liquide à température ambiante.
L’isotope césium-133 présente un intérêt particulier : les électrons de cet atome effectuent des sauts entre deux niveaux d’énergie très spécifiques à une fréquence exceptionnellement stable, et ce en tout point de l’univers.
Depuis 1967, cette propriété sert donc à définir officiellement la seconde : une seconde correspond au temps nécessaire pour qu’un atome de césium-133 oscille exactement 9 192 631 770 fois entre ces deux états énergétiques.