Pourquoi la Terre tourne de plus en plus vite

Attachez vos ceintures ! La rotation de la Terre sur elle-même est de plus en plus rapide et les scientifiques ne savent pas comment l'expliquer. L'accélération est, certes, infime mais bel et bien mesurable, et se confirme d'année en année. "Les pics de vitesse se produisent toujours en été", explique Christian Bizouard, directeur du service international de la rotation de la Terre et chercheur à l'Observatoire de Paris.

Le 9 juillet 2025, notre planète avait ainsi bouclé avec une avance de 1,38 milliseconde un tour complet autour de son axe ; tour qui, par convention, dure exactement 24 heures soit 86.400 secondes. Et le 12 juillet 2024, cet écart atteignait 1,62 milliseconde, un record. Tant et si bien que depuis 2022, la durée moyenne du jour astronomique, dictée par la rotation de la Terre, est plus courte d'environ 0,5 milliseconde par rapport à celle du Temps atomique international : l'échelle extrêmement stable et précise fondée sur les vibrations ultra-régulières des atomes, que les scientifiques utilisent comme chronomètre absolu.

Depuis que les horloges atomiques ont été mises en place, dans les années 1950, c'est la première fois que de telles avances sont enregistrées ! Le phénomène se manifestera-t-il à nouveau cet été ? Va-t-il s'accentuer ou, au contraire, disparaître ? "Nous sommes dans le brouillard car son origine demeure incertaine", reconnaît l'astronome.

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Comme les autres planètes, lunes ou astéroïdes du Système solaire, la Terre est animée d'un mouvement de rotation propre, qui a débuté dès la formation du disque protoplanétaire il y a 4,6 milliards d'années. En raison d'une loi fondamentale de la physique, appelée "conservation du moment angulaire" (ce dernier mesure l'état de rotation d'un corps autour d'un point ou d'un axe), il serait resté inchangé si aucune force ne s'exerçait sur le globe terrestre.

Mais celui-ci n'est pas un objet isolé ni homogène. Il est soumis tout particulièrement à l'influence de la Lune, "le corps qui imprime sa marque la plus forte sur la rotation de la Terre", pose Joël Sommeria, directeur de recherche au Laboratoire des écoulements géophysiques et industriels à l'université Grenoble Alpes.

Maintenir la cohérence entre jours atomique et astronomique

Notre satellite naturel agit comme un frein subtil mais constant, à cause d'un phénomène appelé "effet de marée". Son attraction gravitationnelle déforme en effet notre planète : les océans - et même, dans une moindre mesure, la croûte terrestre - se soulèvent en deux bourrelets, l'un face à la Lune, l'autre du côté opposé (voir le schéma ci-dessous). Or, la Terre pivote sur elle-même bien plus vite que l'astre sélène n'en fait le tour (environ 27 jours). Les bourrelets sont ainsi entraînés vers l'avant, légèrement décalés par rapport à l'axe Terre-Lune. C'est là que le mécanisme clé intervient, car la Lune "tire" sur ces masses d'eau déplacées.

Résultat : un couple de forces qui agit dans le sens opposé de la rotation de la Terre et la ralentit d'environ 2 millisecondes par siècle. L'énergie cédée par la Terre n'est cependant pas perdue : elle est transférée en partie à la Lune, qui s'éloigne au rythme de 3,8 cm par an -"une valeur établie en mesurant le temps aller-retour d'impulsions laser tirées vers des réflecteurs posés, dès 1969, par les astronautes des missions Apollo", indique Joël Sommeria.

L'attraction gravitationnelle de la Lune déforme nos océans en créant deux bourrelets décalés par rapport à l'axe Terre-Lune. Ces renflements engendrent en retour un couple de forces qui ralentit la rotation de la Terre au rythme de deux millisecondes par siècle. Crédit : Bruno Bourgeois.

Vers la fin de l'ère des dinosaures,une journée durait  23,5 heures

À l'échelle des temps géologiques, les journées terrestres se sont donc peu à peu allongées. Elles ne duraient ainsi que 18 heures il y a 1,4 milliard d'années ! Et si l'on remonte le temps 400 millions d'années en arrière, la Terre accomplissait 410 rotations par an (au lieu de 365 aujourd'hui), ce qui se traduisait par des journées de 21,5 heures comme l'attestent les coraux fossiles, dont les stries de croissance quotidiennes révèlent le nombre de jours dans une année. Vers la fin de l'ère des dinosaures, il y a 70 millions d'années, une journée durait en revanche 23,5 heures. "Et devrait s'étirer jusqu'à 25 heures si l'on se projette dans 200 millions d'années ", calcule Joël Sommeria.

Pour compenser ce lent mais inexorable décalage entre la durée du jour astronomique, soumis à des fluctuations, et celle du temps atomique, parfaitement stable, plusieurs institutions - dont le Bureau international des poids et mesures basé à Sèvres (Hauts-de-Seine) - ont établi en 1972 un nouveau standard : le Temps universel coordonné (UTC). Il sert depuis à synchroniser l'ensemble des activités humaines et technologiques, des réseaux électriques aux télécommunications, en passant par les transactions bancaires.

Objectif : maintenir la cohérence entre la durée du jour astronomique et atomique (pour les cycles jour/nuit par exemple) en ajoutant une seconde dite "intercalaire" au Temps atomique international dès que l'écart approche 0,9 seconde. La première a été introduite le 31 décembre 1972, à 23 h 59 min 59 s, une opération renouvelée les années suivantes. "Au départ, les astronomes pensaient qu'il faudrait en insérer presque chaque année", rappelle Christian Bizouard.

Les effets de marée jouent un rôle déterminant

Mais ils n'en ajouteront que 27 depuis la création du temps UTC, la dernière remontant à 2016. Car la vitesse de rotation de la Terre, mesurée avec une précision extrême par différentes techniques (lire l'encadré ci-après), s'est mise à accélérer ces dernières décennies.

De manière d'abord discrète et irrégulière, puis plus marquée depuis 2020… Au point de rattraper, et désormais dépasser, la durée du jour atomique ! "Personne n'avait anticipé cela", admet Christian Bizouard. Si les effets de marée jouent un rôle déterminant, d'autres mécanismes peuvent influencer la rotation du globe sur des échelles de temps plus réduites. En déplaçant des masses d'air à des vitesses variables, les courants atmosphériques peuvent, par exemple, freiner ou accélérer légèrement cette rotation.

C'est pour cette raison que les pics de vitesse surviennent toujours en été : dans l'hémisphère nord, où se concentrent 70 % des terres émergées, les vents sont en effet moins rapides qu'en hiver, ce qui conduit la Terre à tourner un peu plus vite afin de conserver son moment angulaire. Le changement climatique pourrait-il, en modifiant la circulation des vents de façon durable, provoquer des variations non plus seulement saisonnières mais aussi sur des décennies ?

Mesurer la durée du jour

Les scientifiques combinent plusieurs techniques indépendantes pour mesurer la vitesse de rotation de la Terre, et donc la durée du jour. La méthode de référence repose sur l'interférométrie à très longue base. Des réseaux de radiotélescopes, sur toute la planète, observent pour cela des quasars, sources radio extrêmement stables situées à des milliards d'années-lumière.
En comparant le temps d'arrivée de leurs signaux sur chacune des antennes, les chercheurs déterminent l'orientation de la Terre dans l'espace et ses moindres variations de rotation. D'autres techniques s'appuient sur des objets artificiels, tels les satellites de la constellation GPS qui suivent en continu la position de milliers de stations au sol, et reconstituent ainsi la vitesse de rotation de la Terre.



Les variations de la durée du jour,calculées par le Service international de la rotation terrestre et des systèmes de référence, montrent que les journées sont moins longues depuis les années 1970, à mesure que la rotation de la Terre s'accélère.

L'influence du noyau terrestre est l'hypothèse privilégiée

"L'effet existe mais il reste très faible : des dizaines de fois inférieur à ce qui est observé", tempère l'astronome. Même constat du côté de la fonte des calottes glaciaires. En redistribuant les masses d'eau des pôles vers les océans, en particulier les régions équatoriales, ce phénomène agit, certes, lui aussi sur la rotation de la Terre ; mais l'impact est là encore minime, indiquent les modèles. Et il entraîne même une légère décélération. "Sans l'influence du changement climatique, l'accélération actuelle serait encore plus prononcée", conclut-il.

L'explication se cacherait en réalité sous nos pieds, à plus de 3000 km de profondeur. Le noyau terrestre, dont le diamètre dépasse de deux fois celui de la Lune, renferme en effet une partie liquide dont la dynamique pourrait être à l'origine de ce mystérieux phénomène. "Les métaux en fusion du noyau liquide sont soumis à de puissants mouvements de convection, un peu comme dans une casserole d'eau chauffée", détaille Joël Sommeria. Ces mouvements restent lents mais déplacent des masses gigantesques. En se réorganisant, de tels courants pourraient échanger ainsi du moment angulaire avec le manteau et la croûte terrestres… et expliquer cette phase d'accélération ! "C'est aujourd'hui l'hypothèse privilégiée mais elle reste très difficile à prouver", poursuit le géophysicien.

Joël Sommeria, directeur de recherche au Laboratoire des écoulements géophysiques et industriels à l'université Grenoble Alpes. Crédit : Joël Sommeria

Secondes négatives et bug informatique

Car l'océan de fer qui bouillonne dans les entrailles de notre planète demeure inaccessible : ses composition, viscosité ou conductivité électrique sont mal caractérisées. Les chercheurs ne peuvent l'explorer qu'indirectement, à travers l'étude du champ de gravité de la Terre, de son champ magnétique, de la propagation d'ondes sismiques… et de sa vitesse de rotation ! "Or, les modélisations échouent pour le moment à reproduire les accélérations mesurées", constate-t-il. Même si les scientifiques estiment que ces courants profonds obéissent à des cycles et que l'accélération actuelle ne sera que passagère, ils sont donc incapables de prévoir son évolution ! "Si le processus se maintient au rythme actuel, il ne faudra plus ajouter des secondes au Temps atomique international mais en retrancher", avertit Christian Bizouard. Une situation qui pourrait survenir "entre 2030 et 2035". Car ce scénario serait loin d'être anodin : les systèmes informatiques, dont les horloges n'ont pas été conçues pour gérer des secondes "négatives", pourraient être déstabilisés et connaître alors de nombreux dysfonctionnements.