Dix mille jours de mesures continues de la pesanteur à Membach

Ce 20 décembre 2022, le gravimètre à supraconductivité de Membach (Hautes Fagnes, Belgique) aura mesuré les variations de la pesanteur pendant 10 000 jours consécutifs. Installé le 4 août 1995 par l’Observatoire royal de Belgique, ce gravimètre détient depuis le 18 septembre 2017 un double record mondial : celui de l’instrument ayant mesuré les variations de pesanteur en un même endroit le plus longtemps dans le monde, et celui de la circulation la plus longue de courants électriques dans des circuits supraconducteurs.

Le principe d’un gravimètre supraconducteur

Le gravimètre supraconducteur de Membach mesure les variations de la pesanteur en faisant léviter une sphère dans un champ magnétique. Si la pesanteur augmente, la sphère aura tendance à descendre ; si elle diminue, elle aura tendance à monter.

Pour assurer la stabilité du champ magnétique, le dispositif est rendu supraconducteur en le maintenant à une température de -269 °C grâce à un bain d’hélium liquide. À cette température, la résistance électrique dans les conducteurs disparaît. Grâce à cela, tout courant injecté dans le dispositif y circule, en théorie, pour l’éternité, sans aucun apport extérieur pour le maintenir.

À Membach, nous avons montré que cette prédiction théorique est valable pour au moins 27 ans ! Aucune autre expérience de physique dans le monde n’a fait de même.

Importance du gravimètre pour les recherches en sciences de la Terre

Les variations de la pesanteur sont dues aux marées terrestres causées par les mouvements relatifs de la Terre, de la Lune et du Soleil, les mouvements de masses atmosphériques et des eaux souterraines, ainsi que par divers phénomènes géophysiques.

Au niveau des recherches de l’Observatoire royal de Belgique, les mesures du gravimètre de Membach, qui ont une précision du centième de milliardième (10^-11) de g (g = 9,81 m/s²), permettent de mieux connaître les variations à long terme de la pesanteur, causées par des mouvements tectoniques lents ou des variations climatiques. C’est également important pour l’étude du cycle de l’eau qui influence la pesanteur.

Parmi les découvertes faites grâce aux mesures du gravimètre de Membach, mentionnons la mesure de l’effet de l’évapotranspiration des arbres sur la pesanteur, la possibilité d’évaluer la qualité des observations des précipitations par les radars météorologiques et, plus récemment, la mesure de l’état de saturation en eau des sols lors des inondations catastrophiques et mortelles de juillet 2021. Cette dernière étude démontre la possibilité d’utiliser des réseaux gravimétriques comme systèmes d’alerte des crues.

À ce jour, ce gravimètre de Membach participe à de nombreux projets de recherche et l’Observatoire royal de Belgique espère pouvoir encore effectuer ce type de mesures pendant de nombreuses années.

Contact scientifique :
Michel Van Camp
Avenue Circulaire 3
BE-1180 Uccle
Tel : +32-(0)2 373 02 65
mvc AT oma.be
http://www.seismology.be