La Terre : allongée ou aplatie ?

Clairaut (1743)

Avec sa Théorie de la figure de la Terre tirée des principes de l'hydrostatique, Clairaut effectue le travail le plus remarquable pour la compréhension de la figure de la Terre. Il applique le calcul différentiel et intégral à la mécanique newtonienne. Après Euler en 1736, il est l'un des premiers à appliquer le calcul différentiel ou intégral (dont les bases ont été formulées par Leibnitz ou Newton).

En observant la communication des mers, la faible inclinaison de la Terre et la petitesse des montagnes, Clairaut déduit que la figure de la Terre ne doit pas être très éloignée de celle que prendrait une masse d'eau : ainsi naît l'hypothèse de l'hydrostatique.

Clairaut

 

Clairaut applique ensuite ces principes et cherche les expressions liant l'aplatissement d'une surface en équilibre à la vitesse de la rotation ou de la pesanteur. Il fait alors plusieurs hypothèses :
1) la Terre est un sphéroïde qui renferme un noyau solide homogène : valeur de l'aplatissement : 1/230, comme Newton
2) la Terre est un sphéroïde qui renferme un noyau d'une densité homogène , mais différente de celle du fluide qui l'environne. L'aplatissement de la surface externe est fonction du rayon du noyau, de son aplatissement et de sa densité. On obtient ainsi un modèle de Terre à deux couches, avec un aplatissement compris entre 1/230 et 1/578.

Clairaut fait aussi plusieurs autres suppositions intéressantes:
- la couche fluide qui recouvre le sphéroïde est infiniment mince. Il en déduit une relation appelée la deuxième relation de Clairaut permettant de calculer l'aplatissement
- loi de l'augmentation de la pesanteur avec la latitude en fonction de l'aplatissement : la connaissance de la pesanteur en deux points de différente latitude suffit pour obtenir l'aplatissement
- la variation de l'intensité de la pesanteur avec la latitude : donne lieu à la première relation de Clairaut.

 

 

Clairaut applique ces formules pour toutes les hypothèses sur les répartitions internes des densités et des ellipticités. L'importance de tous ces résultats et l'élégance avec laquelle ils sont présentés placent cet ouvrage au rang des plus belles productions mathématiques.

Des vérifications expérimentales de la prédiction théorique d'une terre aplatie aux pôles avec des mesures pendulaires et géodésiques seront effectuées par la suite. Bouguer, en 1749, met en évidence l'attraction des montagnes et développe la gravimétrie appliquée à la connaissance physique de la Terre.

précédent :plusieurs modèles de Terre

retour

suivant : La fusion primitive du globe