Éd. 1971-1976

géoïde (suite)

En première approximation (géoïde de Listing), le géoïde est confondu avec la surface équipotentielle de la pesanteur qui coïncide avec le niveau moyen océanique. En fait, sous les terres émergées, cette équipotentielle est un peu différente de la surface d’altitude nulle (quasi-géoïde), la différence provenant de la définition conventionnelle que l’on donne à l’altitude. Le géoïde est très voisin d’un ellipsoïde de révolution aplati. On a coutume de repérer sa cote par rapport à un ellipsoïde de référence, et c’est la carte mondiale de cette cote N (λ, φ) [λ étant la longitude et φ la latitude] qui constitue le but scientifique fondamental. La cote N dépasse exceptionnellement 100 m par rapport à l’ellipsoïde de référence le plus récemment calculé.

Intérêt scientifique du géoïde

L’intérêt fondamental de la connaissance du géoïde tient à la propriété mathématique suivante : la fonction N (λ, φ), complétant le champ de référence, est suffisante pour connaître la valeur du champ de la pesanteur dans tout l’espace. Ce résultat est très important, car ce champ est indispensable pour le calcul des trajectoires de fusées et de satellites. La connaissance du géoïde permet aussi de combiner les résultats de la géodésie classique avec ceux de la géodésie spatiale.

Déterminations locales du géoïde

Le nivellement astrogéodésique permet de définir les détails locaux du géoïde par comparaison de la verticale géodésique avec la verticale physique (astronomique). De l’angle θ entre ces deux verticales, connu en un nombre suffisamment dense de positions, on peut tirer la différence DH = H — HN entre l’altitude au-dessus de l’ellipsoïde et l’altitude normale, définie à partir de la cote géopotentielle. La carte DH (λ, φ) ainsi obtenue, établie en général sur l’ellipsoïde de la géodésie régionale, doit être transformée en tenant compte du décalage entre cet ellipsoïde et l’ellipsoïde de référence. Quand ce décalage est connu, cette carte devient la carte locale du géoïde. Des techniques de calcul permettent aussi d’utiliser les résultats gravimétriques détaillés régionaux pour déterminer les détails locaux du géoïde, directement exprimés dans le système de l’ellipsoïde de référence.

Déterminations globales

Deux grands procédés sont utilisables :

• La gravimétrie permet, à partir de la connaissance des anomalies gravimétriques sur la totalité du Globe, de calculer la valeur de N en un point quelconque en utilisant la formule de Stokes. Ce procédé est essentiellement limité par le fait que les mesures gravimétriques sont encore loin d’être connues sur la totalité du globe terrestre.

• La géodésie spatiale dynamique permet de définir, par l’étude de la trajectoire des satellites, la fonction potentiel W dans l’espace entourant le globe terrestre. La théorie permet de l’obtenir comme une somme de fonctions mathématiques connues, chacune étant affectée d’un coefficient dont la détermination est accessible par l’analyse des trajectoires des satellites. Les termes principaux du développement entrent dans la définition du potentiel lié à l’ellipsoïde de référence ; les termes secondaires, calculés à l’altitude zéro, permettent de calculer la fonction N (λ, φ).

H.-M. D.

➙ Ellipsoïde de référence / Géodésie / Gravimétrie / Isostasie.

géologie

Étymologiquement, science de la Terre ; plus communément, étude de la partie superficielle du Globe, ou écorce terrestre.

Définition et domaine d’application

L’objet de la géologie est, d’une manière plus précise, de reconstituer l’histoire de la Terre et de ses habitants. Pour ce faire, le géologue dispose seulement des masses minérales constituant l’écorce terrestre, accessibles directement à l’observation ou pouvant l’être par des méthodes indirectes.

Son étude repose sur deux axiomes fondamentaux. D’après le premier, les masses minérales (les roches) ne sont pas réparties au hasard, mais obéissent à une ordonnance qui résulte des conditions de leur genèse et des transformations qui ont pu les affecter ultérieurement.

Le second est le principe de l’uniformitarisme, ou principe des causes réelles (actual causes), qui a été défini ainsi par sir Charles Lyell (1797-1875) en 1833 : « Les anciens changements produits à la surface de la Terre sont dus à des causes analogues, quant à leur nature et à leur intensité, à celles qui agissent de nos jours. » Ce qui ne veut pas dire que les causes observées actuellement sont les simples reflets des causes anciennes et qu’elles sont identiques dans leur nature et dans leur intensité (cela reviendrait en effet à nier l’évolution lithologique et biologique du Globe), mais que les agents ou les mécanismes que l’on peut observer aujourd’hui ont pu agir au cours des temps géologiques. Ainsi, par l’étude des roches et des restes d’êtres vivants aujourd’hui disparus (mais fossilisés dans les roches), et par celle des déformations, le géologue arrive à reconnaître l’ordonnance de l’écorce terrestre. Mais il étend plus loin le champ de ses investigations en recherchant les agents responsables de la formation et de la distribution des roches et en étudiant les mécanismes de leur transformation au cours des temps. Bref, il cherche à reconstituer l’histoire de la Terre et à déduire les mécanismes de son évolution.

Science avant tout d’observation et de déduction, mais possédant ses règles et ses lois, la géologie joue un rôle économique primordial, car elle est à la base de la recherche et de l’exploitation de toutes les matières premières utiles aussi bien à l’industrie qu’à la vie quotidienne, comme par exemple notre alimentation ou notre confort (eau, sel...), sans toutefois, en raison de sa nature propre (complexe et diversifiée), qu’on puisse faire une démarcation nette entre le domaine appliqué et le domaine scientifique pur.