Étape 19 : Jusqu’où peut-on aller ?

La question d’aujourd’hui est la suivante : jusqu’où peut-on aller ? L’étape 19 d’aujourd’hui revêt une importance particulière car elle traverse le point le plus élevé de l’année. Il s’agit du Cime de la Bonette. Le coureur qui franchit le premier le sommet reçoit le Souvenir Henri Desgrange. Ce qui est encore plus spécial, c’est que la Cime de la Bonette est la route la plus haute qu’un Grand Tour ait jamais empruntée. Cette année, c’est la cinquième fois depuis les années 1960. Le Tour de France indique une altitude de 2802 mètres, tout comme la plaque au sommet. Pourtant, les segments Strava qui se terminent au sommet ont des altitudes maximales comprises entre 2750 et 2802 mètres. Google Earth indique une altitude d’environ 2806 mètres.

Comment cela est-il possible ? Pourquoi la Bonette est-elle si élevée ? Et quelle est la hauteur de cette hauteur ? Comment connaître l’altitude des cols de montagne, et que signifie réellement le terme « altitude » ? Ce billet plongera – ou grimpera – dans les thèmes de la mesure de l’altitude et de la géodésie pour répondre à ces questions.

Pourquoi les Alpes sont-elles si hautes ?

Les grandes chaînes de montagnes, comme les Alpes, se forment lorsque des plaques tectoniques entrent en collision, ce qui a pour effet d’épaissir la croûte terrestre. La croûte et la lithosphère de la Terre flottent sur le manteau sous-jacent, un peu comme un iceberg flotte sur la mer. Ce concept est appelé isostasie. Nous vous l’avons déjà dit hier, mais il est toujours bon de se répéter.

La croûte continentale, comme dans les Alpes, est moins dense que le manteau qui la recouvre et flotte donc au-dessus. Les grandes chaînes de montagnes existent là où la croûte continentale est plus épaisse, ce qui fait que le sommet de la croûte flottante est plus élevé. Pensez à l’iceberg d’hier. Nous appelons racine crustale la croûte continentale profonde et épaisse qui se trouve sous les grandes chaînes de montagnes. En mesurant l’attraction gravitationnelle, les géoscientifiques ont obtenu une image de la racine profonde et peu dense de la croûte terrestre qui soutient les Alpes. Les sprinters devraient peut-être blâmer la racine crustale des Alpes, et pas seulement ASO, pour leurs souffrances dans les cols de montagne.

Quelle est la hauteur de ce qui est élevé ?

Les deux méthodes les plus courantes pour mesurer l’altitude sont le GNSS et l’altimétrie barométrique. Le GNSS fait référence au GPS, géré par les États-Unis, ainsi qu’aux systèmes gérés par l’UEE (Galileo), les Russes (GLONASS) et quelques autres pays. Les smartphones et les ordinateurs de vélo utilisent le GNSS pour déterminer l’altitude et l’emplacement. Les systèmes GNSS comportent des ensembles de satellites qui transmettent des signaux.

Les appareils GNSS standard utilisent les signaux de quatre satellites ou plus pour trilatéraliser leur position, généralement avec une précision de 1 à 10 mètres. Les hauteurs par rapport au centre de la Terre sont facilement calculées car les satellites sont en orbite autour du centre de masse de la Terre. Les systèmes plus sophistiqués utilisent le GNSS différentiel pour obtenir des précisions de l’ordre de quelques millimètres. Ces instruments de haute précision ont désormais une taille proche de celle d’un timbre-poste. Peut-être les aurons-nous bientôt dans nos ordinateurs de vélo et pourrons-nous tous effectuer des mesures super précises de la Cime de la Bonette.

Pression

De nombreux compteurs de vélo et montres de sport sont également équipés d’un altimètre barométrique pour mesurer l’altitude. Ils mesurent la pression atmosphérique et la convertissent en altitude. Cela est possible parce que la pression atmosphérique diminue considérablement avec l’altitude. Ces appareils peuvent détecter un changement d’altitude de seulement un ou deux mètres. Pour calculer l’altitude à partir de la pression, ils utilisent un ensemble générique de valeurs pour la pression de l’air entre le niveau de la mer et la haute altitude, appelé atmosphère standard.

La pression atmosphérique au niveau de la mer est en moyenne de 1013 mb. Sur la Bonette, la pression atmosphérique ne sera que d’environ 720 mb. Les spectateurs de la Bonette auront le souffle coupé lorsqu’ils courront avec les coureurs. N’oubliez pas de ne pas toucher les cavaliers. Ils souffrent également suffisamment dans l’air raréfié pour faire sortir les watts.

Le problème de l’altimétrie barométrique est que l’atmosphère diffère souvent un peu de l’atmosphère standard. Les altimètres sont donc très précis, mais imprécis. Certains appareils combinent les mesures du GNSS et de l’altimètre pour réduire ce problème. Les élévations imprécises des segments dans Strava mentionnées au début de ce billet souffrent probablement de ce problème. Je suis désolé si vous avez fait moins de mètres d’altitude que ce que votre ordinateur indiquait. C’est la pression qui l’a atteint.

Qu’est-ce que l’élévation ?

Pour savoir ce qu’est un niveau élevé, nous devons répondre à une question fondamentale. Qu’est-ce que l’élévation ? En général, l’altitude fait référence à une distance verticale au-dessus du niveau de la mer. Cela prend tout son sens près de la côte, comme dans le passage du Gois. Mais qu’est-ce que cela signifie dans les Alpes ? Pour commencer, les scientifiques et les appareils GPS calculent approximativement le niveau de la mer sous la surface terrestre à l’aide d’un ellipsoïde. L’ellipsoïde suit une élévation moyenne et régulière du niveau de la mer autour du globe.

Imaginez que les continents soient traversés par de profonds canaux comblés par les océans ; la surface de l’eau se situerait le long de l’ellipsoïde. Il s’agit d’un ellipsoïde et non d’une sphère, car la Terre tourne sur son axe une fois par jour. La force centrifuge fait que son diamètre est plus grand de 42,769 kilomètres à l’équateur qu’aux pôles. La mesure de l’ellipsoïde et d’autres aspects de la taille, de la forme et de la gravité de la Terre est appelée géodésie. Aujourd’hui, un seul ellipsoïde, le GRS-80 (l’ellipsoïde WGS84 est pratiquement identique), est largement utilisé et sa précision est de l’ordre du centimètre ou meilleure. La plupart des téléphones intelligents et des ordinateurs de vélo indiquent l’altitude comme étant la distance au-dessus (ou au-dessous) de cet ellipsoïde.

C’est dense

L’ellipsoïde suppose que la densité de la Terre ne varie pas d’un endroit à l’autre, mais comme nous l’avons vu au début de ce billet, c’est le cas. Lorsque des roches plus denses sont présentes sous terre, dans le manteau et la croûte terrestres, elles créent une gravité plus forte. La gravité plus forte attire l’eau vers la zone (ou l’attirerait si aucune terre ne s’y opposait). Cela crée un gonflement de l’eau, ce qui fait monter le niveau de la mer.

En revanche, le niveau de la mer est plus bas dans les zones moins denses. Pour en tenir compte, les géodésiens ont estimé le géoïde. Le géoïde s’écarte d’une centaine de mètres de l’ellipsoïde pour tenir compte des variations de densité à l’intérieur de la Terre. Plus la Terre est dense, plus le géoïde est élevé. Elle fournit ainsi une estimation plus précise du niveau de la mer à l’échelle mondiale.

A la Cime de la Bonette, le géoïde est à 54,3 mètres au-dessus de l’ellipsoïde. Son altitude de 2802 mètres est relative au géoïde. Les élévations par rapport au géoïde sont plus précises, mais de nombreux petits appareils n’utilisent que l’ellipsoïde. Un appareil qui intègre un géoïde indiquera souvent des élévations de 10 à 50 mètres différentes de celles d’un appareil qui se base sur l’ellipsoïde. C’est une autre raison pour laquelle l’altitude d’une ascension peut être si variée.

Merci, geoid

Et si nous n’utilisions pas d’ellipsoïde ou de géoïde ? Si l’altitude était mesurée en fonction de la distance par rapport au centre de la Terre, l’altitude de certaines des routes les plus élevées d’Europe serait très différente les unes des autres. Vous trouverez ci-dessous une liste des élévations par rapport à la Cime de la Bonette. L’élévation du niveau de la mer est la méthode que nous utilisons normalement, et c’est celle que nous avons expliquée dans ce blog.

Les « altitudes » de certains cols célèbres en tant que distances par rapport au centre de la Terre. Dans la colonne de droite, les nombres négatifs indiquent que le col est plus bas, ou plus proche du centre de la Terre, que la Bonette. Les passages plus au sud ont un rang plus élevé en raison du renflement ellipsoïdal de la Terre à l’équateur.

Quelle est la distance à parcourir ?

Enfin, la géodésie influe même sur la façon dont nous mesurons la longueur des scènes. Les scientifiques français ont été à l’avant-garde de la géodésie pendant la Renaissance. Dans les années 1790, ils ont entrepris de mesurer soigneusement la distance entre Dunkerque et Montjuic, près de Barcelone. À partir de là, ils ont estimé la forme de l’ellipsoïde et la distance entre le pôle Nord et l’équateur en passant par Paris. La longueur d’un mètre a alors été officiellement définie comme étant un dix-millionième de cette distance. Le compteur officiel est conservé au Bureau international des poids et mesures à Sèvres, en France.

La 19e étape franchira le point culminant du Tour de France de cette année, et l’une des routes les plus élevées d’Europe. Sans la géodésie, on ne connaîtrait pas vraiment la hauteur de la Bonette. La géodésie nous a également donné la longueur d’un mètre. Non seulement l’altitude des cols du Tour en dépend, mais aussi la façon dont nous mesurons la longueur des étapes. Il n’y a tout simplement pas de Tour de France sans science. C’est en gros l’idée qui sous-tend le GeoTDF.

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