Quand la construction d’un pont entre l’Allemagne et la Suisse révèle que le niveau de la mer n’est pas le même pour tous

A première vue, c’est anecdotique. Dans les années 2000, lors de la construction du pont du Haut Rhin entre la partie suisse et allemande de la ville de Laufenburg, on s’est aperçu au moment de rejoindre les deux bouts qu’il y avait un décalage en hauteur de 54 cm. Oui, plus d’un demi-mètre.

Un décalage dû à une erreur humaine, mais qui aurait pu être évité. En effet, pour mesurer le niveau de la mer, et donc la hauteur du Rhin, les Allemands et les Suisses n’ont pas le même référentiel. Là où les premiers se réfèrent au niveau de la mer du Nord, les Suisses se réfèrent à celui de la mer Méditerranée. Et il y a un décalage entre les deux de 27 cm. Un décalage qui est connu, mais que les ingénieurs ont malencontreusement doublé au lieu de l’intégrer dans leur calcul. Résultat : ça a coincé au moment de joindre les deux bouts. Selon le post d’un blogueur, la réparation de cet "erreur" aura coûté 50 000 euros.

Finalement, l’erreur n’est donc pas si anecdotique que cela et amène à se poser plusieurs questions : qu’est-ce que "le niveau de la mer", pourquoi il y en a plusieurs, et unifier tout ça ne simplifierait-il pas les choses ?

Commençons par le commencement : le niveau de la mer. Il s’agit de la hauteur moyenne de la surface de la mer, qui est calculé à partir d’un (ou plusieurs) point(s) supposé(s) fixe et(s) qui sert d’origine pour les mesures. Ces points, aux coordonnées connues, forment ce que l'on appelle un référentiel géodésique.

Pour éliminer les erreurs comme celle à la frontière germano-suisse, les adeptes de la théorie de la géoïde aimeraient recalculer le niveau gravitationnel de la Terre. Ils espèrent ainsi obtenir une précision supérieure, au centimètre près. Cette méthode fait appel à un géoïde de référence, c’est-à-dire une surface imaginaire couvrant la planète où la gravité lui serait toujours strictement perpendiculaire. Le niveau de la mer ne colle évidemment pas avec cette surface imaginaire ; avec les différences de pression, de températures, de salinité et de courant, le niveau de la mer à l’échelle du globe n’est jamais identique. Cependant, cette méthode donnerait un référentiel commun.

Problème : cette méthode étirerait les limites des mesures conventionnelles, tout autant qu’elle pousserait à bout les technologies de calcul par GPS.

Mais les horloges atomiques optiques offriraient un nouvel espoir dans le calcul de cette géoïde. En effet, le taux d'impulsion d'une horloge est influencée par la gravité. Or, cet effet a déjà été mesuré avec précision en 2010 en utilisant deux horloges optiques. Donc, en comparant les différences de fréquences de deux horloges atomiques distantes l’une de l’autre, on peut déceler les différences de hauteurs. Si l'explication est assez complexe, retenez que c’est Einstein qui a théorisé ceci dans ce qu’on appelle le décalage d'Einstein. Pour comparer les fréquences, il faut ensuite que les horloges atomiques sont reliées entre elles, grâce à des fibres optiques et un amplificateur, sur le même modèle d’un réseau.

Cette nouvelle méthode offre en outre des possibilité d’exploitation dans d’autres domaines, comme dans les enquête en radio-astronomie explique le site science20.com. Tout autant qu'elle éviterait les erreurs lors de la construction de pont entre deux pays...