Comment un seisme peut provoquer le déplacement de l'axe de la terre ?

C’est un phénomène fréquent lors de puissants séismes. Selon Antonio Piersanti, directeur de recherche au sein de l’Institut Italien de Géophysique et de Vulcanologie, le séisme de magnitude de 8,9 sur l'échelle de Richter qui a frappé le Japon a provoqué un déplacement de l’axe de rotation de la Terre de 10 centimètres. Il a également indiqué que ce mouvement est « beaucoup plus important que celui du grand tremblement de terre de Sumatra de 2004 et probablement juste derrière celui du Chili de 1960 ».
Cette modification de l’axe terrestre peut avoir des répercussions sur la durée du jour solaire, qui pourrait avoir varié de quelques millionièmes de seconde, un changement imperceptible pour nous. Cependant, l’agence spatiale italienne est plus réservée et estime que ce constat n’est pas encore certain.
L’an dernier, lors du puissant séisme de magnitude de 8,8 sur l'échelle de Richter qui avait frappé le Chili, le chercheur à la NASA Richard Gross avait indiqué que l’axe du globe avait pu se déplacer de 8 cm, raccourcissant la longueur d’un jour de 1,26 millionième de seconde. Le séisme de Sumatra, de magnitude de 9,1 aurait quant à lui dévié l’axe de la Terre de 7 cm. En sept ans, l’axe de la terre aurait donc été déplacé de 25 cm, soit 3,9375 millionièmes de seconde, toujours imperceptibles pour l’Homme
Si un séisme de forte magnitude peut provoquer un déplacement de l'axe de rotation de la Terre, ce déplacement est infime. Les scientifiques cherchent à mesurer précisément ce déplacement par les méthodes de la géodésie spatiale, en attendant les données ils expliquent le phénomène.
L'un des axes d'inertie de la Terre (celui coincidant avec le moment principal d'inertie, perpendiculaire à l'équateur terrestre) est presque confondu avec l'axe de rotation de la Terre mais pas tout à fait. Ainsi le pôle de rotation de la Terre (l'endroit à la surface terrestre 'perçé' par l'axe de rotation) est décalé de quelques mètres par rapport au pôle d'inertie (voir figure). A cause de ce décalage, l'axe de rotation de la Terre tourne autour de l'axe d'inertie en décrivant un cône, à la façon d'une toupie. C'est ce qu'on appelle le mouvement du pôle ou aussi 'l'oscillation de Chandler'. La période de cette oscillation est de 14 mois. A cette oscillation de Chandler s'en superposent d'autres, de plus faible amplitude, en particulier une oscillation annuelle due aux redistributions saisonnières de masse d'air et d'eau dans les enveloppes fluides superficielles de la Terre. En fait, tout déplacement de matière à la surface ou à l'intérieur de la Terre modifie légèrement la position du pôle et sa vitesse de rotation, et ceci n'a rien d'inquiétant !


Schéma des axes de rotation et d\'inertie de la Terre

Dans le cas du séisme du 26 décembre 2004 à Sumatra, la redistribution soudaine de matière dans le système Terre a induit un déplacement du pôle d'inertie: dans la région touchée par l'événement, les masses rocheuses déplacées au sein de la croûte terrestre ont été colossales. Toutefois, même pour un séisme de magnitude 9 comme celui du 26 décembre, le déplacement du pôle d'inertie est minime. Les calculs menés ces derniers jours par plusieurs groupes d'experts dans le monde indiquent que le déplacement du pôle d'inertie à la surface terrestre, induit par le séisme du 26 décembre, ne doit pas excéder quelques cm !

Les méthodes actuelles de mesure du mouvement du pôle, basées sur les techniques spatiales, permettent dores et déjà de détecter cette 'pichenette' (figure). Il est probable que le séisme du Chili de 1960 (magnitude 9.5) avait provoqué un phénomène similaire. Mais les observations de l'époque n'étaient pas assez précises pour le déceler.

Quant à l'axe de rotation, il poursuit simplement son mouvement, mais autour du nouvel axe d'inertie. Le réajustement des masses dans la croûte lui fera lentement retrouver une nouvelle position d'équilibre. La vitesse de rotation de la Terre (ou son équivalent : la 'longueur du jour') est, elle aussi, affectée par des redistributions de matière, donc par le séisme. Toutefois, la vitesse de rotation est bien plus sensible à des mouvements relatifs de matière (par exemple, les vents ou les courants marins) qu'à la quantité de matière déplacée. Les calculs indiquent que le séisme du 26 décembre a modifié la 'longueur du jour' du quelques microsecondes seulement.

Bien qu'effroyable pour les humains, le séisme de Sumatra n'a pas fait basculer la Terre sur son axe, ni modifié sensiblement la rotation de la planète