Mesures depuis l’espace
Mesure du champ de pesanteur terrestre

Les orbites des satellites sont influencées par le champ de gravité. C’est une des forces agissant sur le satellite qui fait que celui-ci ne suit pas la trajectoire parfaitement elliptique que prédisent les lois de Kepler pour une Terre idéale sans hétérogénéités latérales de densité. L’analyse de ces perturbations des orbites, l’orbitographie, permet de mieux comprendre les forces agissant sur le satellite et en particulier le champ de gravité. Depuis les années 1970, on a pu ainsi déterminer les grandes longueurs d’onde spatiales (typiquement supérieures à 500 km) du champ de pesanteur terrestre en cumulant les observations sur de nombreux satellites dédiés (par exemple Starlette) ou non (comme les satellites Spot).

Il est désormais possible de mesurer directement ce qu’on appelle l’anomalie du géoïde sur les océans, c’est-à-dire la différence verticale entre l’équipotentielle du champ de pesanteur passant par la surface moyenne des océans (le géoïde) et une surface équipotentielle théorique (l’ellipsoïde de référence). Le principe de la mesure est simple. Un satellite artificiel est équipé d’un radar émettant des ondes à très haute fréquence (13 kHz) qui pourront se réfléchir sur la surface de la mer. La position du satellite artificiel est connue : c’est son orbite qui est déterminée par rapport à l’ellipsoïde de référence. La mesure radar permet d’obtenir la distance entre la surface instantanée de l’océan et le satellite. Parmi les satellites qui effectuent ce type de mesures, on peut citer Topex-Poseïdon et son successeur Jason.

On obtient donc la distance entre la surface instantanée de l’océan et l’ellipsoïde de référence. La distance entre la surface moyenne de l’océan et la surface instantanée correspond à ce que l’on appelle la topographie océanique (figure 18). Elle varie au cours du temps et en moyennant des mesures effectuées au même point à différents instants, on peut s’en affranchir et obtenir finalement la quantité cherchée, à savoir la distance entre le géoïde et l’ellipsoïde. L’anomalie du géoïde se mesure donc en mètres.

Notons que la topographie océanique, qui nous gêne ici, est en fait un signal fondamental qui est analysé par les océanographes. Ces satellites,...