Le sismomètre Rebeur-Paschwitz

À l’origine de la sismologie moderne : une découverte par hasard.

Ernst Rebeur-Paschwitz travaille alors sur les marées terrestres et utilise pour ses observations un pendule de sa conception, très sensible. Il fait installer l’un de ses appareils à Potsdam et un second à près de 500 kilomètres, à Wilhelmshaven, près de la mer du Nord. Le 17 avril 1889, il enregistre conjointement de très fortes déviations de l'axe vertical sur les deux instruments, au moment où un violent séisme se produit près de Tokyo, au Japon…

Le jeune astronome ne comprend pas immédiatement à quoi correspondent les mouvements de ses instruments. Ce n’est que le 13 juin suivant, en lisant un article consacré au tremblement de terre du 17 avril dans la revue Nature, qu’il fait le rapprochement. Malgré les 8950 kilomètres qui séparent Tokyo de Potsdam, le séisme observé à 17h13 est enregistré par l’appareil dès 17h35. Les ondes sismiques ont parcouru cette distance à l'intérieur de la Terre à une vitesse moyenne supérieure à 1,6 km/s. L’appareil mis au point par Rebeur-Paschwitz permet, pour la première fois, de détecter des vibrations sismiques à des kilomètres de distance ! Il n’est donc plus nécessaire d’être sur place pour faire de la recherche sur les tremblements de terre.

A quoi ressemble ce sismomètre ?

Le sismomètre est mis au point en 1889 : il se compose d’un bâti en fonte de base triangulaire reposant sur trois pieds en laiton qui permettent un réglage de la hauteur. L’intérieur du bâti, de forme circulaire, permet de placer le pendule horizontal mobile, de 10 centimètres de long qui porte une masse de 42 grammes. L’ensemble du bâti est protégé par une cloche en verre.

L’instrument utilise un système optique permettant l’enregistrement des mesures. L’appareil mis au point par Ernst Rebeur-Paschwitz est en effet le premier à enregistrer en continu les mouvements du sol sur du papier photographique. Cela permet d’éviter le frottement dans l’amplification et l’enregistrement du mouvement relatif du pendule.

Une postérité durable

Cette découverte, qui se fait presque par hasard, ouvre de nouvelles perspectives scientifiques très stimulantes, bien au-delà de son champ de recherche initial. Elle marque le passage pour la sismologie, d'une science régionale à une science mondiale et contribue à l'avènement de la sismologie observationnelle moderne dite « instrumentale ». 

Pour Ernst Rebeur-Paschwitz son instrument doit permettre de mieux appréhender les tremblements de terre en réalisant des observations régulières dans des endroits choisis. Ce point de vue rencontre l’adhésion de Georg Gerland, directeur de l’institut de Géographie de la nouvelle université fondée par l’Empire allemand à Strasbourg. Ce dernier favorise l’installation d’un pendule à Strasbourg en 1892, dont les observations sont mises en regard de celles réalisées à l’observatoire de Nicolajev (actuelle Mykolaïv en Ukraine), distant de 1800 kilomètres.  Ces différents capteurs espacés géographiquement doivent permettre de donner un contrôle continu des séismes les plus importants, en localiser le foyer, mais aussi de calculer les vitesses de propagation.

La mort précoce d’Ernst Rebeur-Paschwitz, en 1895 conduit Reinhold Ehlert à reprendre ses travaux. Cet élève de Georg Gerland conçoit alors un sismomètre à trois pendules afin d’améliorer la précision du signal. Son instrument est mis en place à Strasbourg dès 1895 et permet à Gerland d’œuvrer pour le développement de la sismologie moderne à Strasbourg. Cela se traduira par la construction d’un bâtiment dédié à l’accueil de ces équipements, la station sismologique de Strasbourg. Ces premiers résultats ouvrent également la voie au développement des réseaux de sismomètres à l’échelle mondiale : ainsi, une association internationale de sismologie est créée et dirigée depuis la capitale alsacienne.