Déplacements horizontaux déterminés par géodésie spatiale.
D’après les mesures de la technique GPS (Global Positioning System), la France se déplace à une vitesse d’environ 2-3 cm/an vers le nord-est. Mais au fait, par rapport à quoi ?
Notre position à la surface de la Terre se résume à la connaissance de 4 nombres, 1 époque (un temps) et 3 coordonnées spatiales. Celles-ci peuvent revêtir différentes formes : coordonnées géographiques (longitude, latitude et hauteur), coordonnées cartésiennes (X,Y,Z) ou coordonnées en projection plane (voir La carte du marchand). Quel que soit leur mode de représentation, elles se rapportent à un même repère, défini par trois axes deux à deux perpendiculaires et orientés, voir Fig. 1. a). Comme la Terre se déforme continuellement, principalement sous l’action de la tectonique des plaques, il n’est pas possible de définir un repère en fixant les coordonnées de deux points. Une difficulté supplémentaire, la Terre tourne sur elle-même de façon non prédictible au niveau de la précision recherchée, le millimètre.
a) Système de référence idéal. b) Positions et vitesses (vecteurs rouges) d’un réseau géodésique mondial (coordonnées ITRF2008) permettant l’accès à ce système.
Les scientifiques ont alors défini un système de référence mathématique idéal : son origine est choisie au centre de gravité de la Terre ; son orientation est telle que l’axe des Z est initialement proche de l’axe de rotation de la Terre au début du XXième siècle et l’axe des X coïncide approximativement avec le méridien de Greenwich. Mais l’axe des X est-il confondu avec un point matérialisé au sol définissant le méridien de référence ? Et bien non, plus aujourd’hui, car les déformations de la Terre sont mesurables. Les axes sont choisis de telle sorte que les variations de coordonnées de tous les points de la surface de la Terre ne contiennent pas de rotation commune. Dans un tel système, la plaque tectonique Eurasienne se déplace de 2,4 cm/an à Paris.
Le Service International de Rotation de la Terre et des Systèmes de Référence est responsable de la production de ce système de référence. En pratique, l’accès à ses axes est possible grâce à plus de 900 points matérialisés à la surface du globe. Leurs coordonnées, une position et une vitesse pour chacun, voir Fig. 1. b)., sont déterminées avec une précision millimétrique : elles forment le repère international de référence terrestre (ITRF en anglais). Elles sont déterminées aujourd’hui à l’aide de mesures de géodésie spatiale, provenant de stations GPS, de télescopes d’interférométrie à très longue base, de stations de télémétrie laser sur satellites et de balises DORIS (détermination d’orbite et radiopositionnement intégré par satellite).
Brève rédigée par Xavier Collilieux (IGN – Institut national de l’information géographique et forestière) à partir des travaux de Zuheir Altamimi, Xavier Collilieux, Laurent Métivier (IGN) et des multiples acteurs du Service international de rotation de la Terre et des systèmes de référence (IERS).
Pour en savoir plus :
- Altamimi, Z. et al. (2012) Le Repère International de Référence Terrestre (ITRF) : Etat actuel et Perspectives , XYZ, n. 133.
- Collilieux, X. et al. (2011) Importance du Système de Référence Terrestre dans la mesure du niveau des mers, Bulletin d’information scientifique et technique de l’IGN, n. 77, pp. 34-40.
- Métivier, L. et al. (2011) Les mouvements séculaires du géocentre, le réchauffement climatique et l’ITRF, Bulletin d’information scientifique et technique de l’IGN, n. 77, pp. 44-48.
- Site Internet de l’IERS.
- Brèves connexes : La carte du marchand, Mon GPS doit savoir l’heure.
Crédits Images : IGN (figures 1 et 2) .
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