6 300 milliards de tonnes d’eau se déplacent chaque année… et font osciller le centre de la Terre

Imaginons une gigantesque balance sous la Terre. En plus de la masse totale de la planète, on mesure aussi, d'un côté, la masse d'eau accumulée sous forme de neige en Amérique du Nord et en Eurasie et, de l'autre, les pluies qui gonflent les sols et les fleuves d'Amazonie. Quelques mois plus tard, l'eau fond et rejoint les océans, tandis que les moussons et l'atmosphère redistribuent d'autres masses d'eau et d'air. La planète n'a alors pas changé de masse ; mais son centre de masse, lui, s'est légèrement déplacé.

Ce phénomène est connu depuis plusieurs décennies, mais reste difficile à mesurer. Les satellites orbitent autour du centre de masse de la Terre, tandis que les géodésiens (les scientifiques qui mesurent la forme et les mouvements de notre Planète) cherchent à déterminer la position de son enveloppe solide. Entre les deux, quelques millimètres seulement peuvent faire toute la différence.

Une équipe de chercheurs vient de proposer une nouvelle méthode pour suivre cette oscillation saisonnière. Publiés dans Geophysical Journal International, leurs résultats permettent notamment de résoudre une divergence entre différentes méthodes de mesure du « géocentre ».

Une Terre qui oscille au rythme de l’eau

Pour comprendre le phénomène, il faut identifier deux points distincts : le centre de masse, qui correspond au point autour duquel l'ensemble de la Terre, de ses océans et de son atmosphère est équilibré, et le centre de la figure de la Terre qui, lui, correspond à la position de la Terre solide (on exclut donc ici les fluides). Lorsque des milliers de milliards de tonnes d'eau passent des continents aux océans, la répartition de la masse change : le centre de masse se déplace donc légèrement par rapport à la Terre solide.

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Chaque année, environ 6 300 gigatonnes d'eau sont ainsi transférées entre les continents et les océans au rythme des saisons. Cette redistribution provoque une oscillation annuelle du centre de masse et correspond également à une variation saisonnière du niveau moyen des mers d'environ 17 millimètres. À noter qu'il ne s'agit ici pas d'une élévation durable des océans, l'eau étant ensuite redistribuée vers les continents.

Les principaux acteurs de ce ballet sont particulièrement révélateurs. En mars par exemple, la neige accumulée en Amérique du Nord et en Eurasie atteint son maximum, et cette masse supplémentaire déplace le centre de masse d'environ 3 millimètres vers le nord. En avril, c'est l'eau stockée dans le bassin amazonien qui atteint son maximum : environ 2 400 gigatonnes d'eau supplémentaires y sont présentes, déplaçant le centre de masse d'environ 2,2 millimètres vers l'Amérique du Sud.

Les moussons d'Asie du Sud-Est participent également au phénomène, avec environ 600 gigatonnes d'eau supplémentaires. Les océans jouent enfin un rôle majeur, notamment lorsque les eaux issues de la fonte et des précipitations les rejoignent. Même l'atmosphère intervient : la masse d'air froid qui s'accumule dans certaines régions en hiver modifie elle aussi légèrement le centre de masse.

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La Terre ne se déplace donc pas simplement d'un côté à l'autre : son centre de masse décrit une petite oscillation tridimensionnelle, résultant de la superposition de tous ces mouvements saisonniers.

Le centre de masse de la Terre change constamment au fil des saisons. © Nasa’s Goddard Space Flight Center, YouTube

Des millimètres qui comptent pour les satellites

Mesurer un déplacement de quelques millimètres sur une planète d'environ 12 742 kilomètres de diamètre peut sembler dérisoire. Pour la géodésie spatiale, c'est pourtant considérable.

L'une des principales méthodes pour mesurer la position du géocentre repose sur les satellites Lageos-1 et Lageos-2, suivis depuis des stations au sol grâce à des impulsions laser. Ces satellites orbitent autour du centre de masse terrestre ; en mesurant leur position avec une très grande précision, les chercheurs peuvent donc en déduire celle du géocentre. Mais les stations de mesure sont inégalement réparties sur la planète, et les variations de masse de l'eau, de la glace et de l'air déforment légèrement la croûte terrestre : les stations elles-mêmes peuvent donc bouger, ce qui complique la mesure.

Pour pallier ce problème, les chercheurs ont combiné des données provenant notamment du GPS, des satellites Lageos et de satellites en orbite basse, tout en modélisant les déformations de la Terre liées aux variations saisonnières. Cette nouvelle approche permet de mieux corriger le mouvement des stations et de déterminer la position du centre de figure.

La redistribution saisonnière de l’eau entre continents et océans fait osciller le centre de masse de la Terre. La neige, les pluies amazoniennes, les moussons et les variations de masse de l’atmosphère participent également à ce mouvement. © Argus et al., 2026

Cette meilleure connaissance du géocentre peut contribuer à affiner les systèmes de référence utilisés pour la géodésie, la navigation et la cartographie, ainsi que le suivi des satellites. Mais l'intérêt de cette étude dépasse la précision des instruments : cette infime oscillation offre aussi une nouvelle façon de suivre la redistribution de l'eau à l'échelle planétaire. Neige, pluies amazoniennes, moussons, océans et atmosphère participent ainsi à un même ballet gravitationnel.