Le géoïde terrestre, une image des inégalités du champ de gravitation de la Terre

L’Université de Berne est spécialisée dans le calcul d’orbite depuis 20 ans. Son expérience dans le domaine lui a permis d’être choisie par l’ESA, l’Agence spatiale européenne, pour faire partie du consortium qui doit analyser les données du satellite GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer). Ce satellite doit permettre de déterminer le champ de gravité de la terre avec une précision inégalée à ce jour.

La mission GOCE est la première à être développée par l’ESA dans le cadre de son programme 'La Terre : planète vivante' qui démarrera en 2006. Le but de GOCE est de mesurer le champ de gravité de la terre avec une précision de l’ordre du mGal, soit au dix-milliardième près, permettant ainsi pour la première fois de construire le géoïde complet de la Terre.

Le géoïde représente la surface équipotentielle du champ de gravité au niveau de la mer, il met en évidence les irrégularités de la distribution des masses sur Terre. "Pour construire ce géoïde, il faut, d’une part mesurer les variations de la force de gravité de la terre, et d’autre part connaître l’orbite du satellite au centimètre près", explique Gerhard Beutler, professeur d’astronomie à l’université de Berne.

"Lorsque GOCE survolera un endroit où la masse est plus élevée que la moyenne, il subira une infime accélération, au contraire s’il y a un manque, il sera légèrement freiné. Une batterie de 3 accéléromètres installés à bord de GOCE mesurera ces infimes accélérations, ces mesures combinées avec celles d’une orbite précise au centimètre permettront de construire un géoïde également au centimètre près," précise Gerhard Beutler.

Le satellite GOCE

Grâce aux données de GOCE, les scientifiques auront pour la première fois à disposition une carte des océans en relief. Cette carte leur permettra de visualiser "les montagnes et les vallées d’eau" responsables des courants océaniques, et de mesurer la variation du niveau des mers, deux phénomènes affectés par un éventuel changement climatique.

D’autre part, en mesurant les anomalies gravitationnelles, GOCE offrira une meilleure connaissance de la croûte terrestre, de sa composition et de ses mouvements, données fondamentales pour la vulcanologie et la sismologie. "Notre centre de calcul de l’Université de Berne fait partie des cinq centres existants dans le monde qui récoltent, analysent et distribuent les données d’orbites de satellites," explique encore Gerhard Beutler.

"Nous collaborons à la base de données de l’IGS, le service international GPS qui mesure les dérives continentales, les orbites des satellites et les paramètres de rotation de la Terre. Nous fournissons également toutes les mesures du territoire national au service topographique de la confédération. Nous travaillons depuis plus de 20 ans dans le domaine des mesures et reconstructions d’orbites, notre expérience nous a permis de faire partie du consortium mandaté par l’ESA pour l’analyse des données du satellite GOCE." Conclut Gerhard Beutler.

La mission GOCE est une mission passionnante dont les résultats sont attendus avec impatience par la communauté scientifique dans son ensemble, en effet peu de missions intéressent un aussi large spectre de chercheurs. Les astronomes (comme Gerhard Beutler), les océanographes, les climatologues ou encore les géophysiciens vont pouvoir améliorer les modèles de notre planète afin de mieux la comprendre et peut-être mieux la protéger.