Marée - Définition

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Introduction

Marée basse devant le port de St Helier, Jersey
Marée haute devant le port de St Helier, Jersey

La marée est le mouvement montant (flux ou flot) puis descendant (reflux ou jusant) des eaux des mers et des océans (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par...) causé par l'effet conjugué (En mathématiques, le conjugué d'un nombre complexe z est le nombre complexe formé de...) des forces de gravitation (La gravitation est le phénomène d'interaction physique qui cause l'attraction...) de la Lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du...) et du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile...).

Le niveau le plus élevé atteint par la mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.) au cours d'un cycle de marée est appelé pleine mer (ou couramment « marée haute »). Par opposition, le niveau le plus bas se nomme basse mer (ou « marée basse »). On parle aussi d'« étale de haute mer » et d'« étale de basse mer ». Parler de « marée haute » et de « marée basse » est ce qui est le plus courant, bien que le mot marée désigne normalement un mouvement.

Selon l'endroit de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...), le cycle du flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments...) et du reflux peut avoir lieu une fois (marée diurne) ou deux fois par jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) (marée semi-diurne). Lors de la pleine Lune (La pleine Lune est la phase lunaire durant laquelle la Lune apparaît la plus brillante depuis...) et de la nouvelle Lune (La nouvelle Lune désigne la phase lunaire pendant laquelle la Lune, au cours de son mouvement...), c'est-à-dire lorsque la Terre, la Lune et le Soleil sont sensiblement dans le même axe (on parle de syzygie), ces derniers agissent de concert et les marées sont de plus grande amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) (vives-eaux). Au contraire, lors du premier et du dernier quartier, lorsque les trois astres sont en quadrature, l'amplitude est plus faible (mortes-eaux).

Les marées les plus faibles de l'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié...) se produisent normalement aux solstices d'hiver (L'hiver est une des quatre saisons des zones tempérées.) et d'été, les plus fortes aux équinoxes.

Ce mouvement de marée n'est pas limité aux eaux, mais affecte toute la croûte terrestre (La croûte terrestre est la partie superficielle et solide du matériau dont est faite la Terre....) (on parle de « marées crustales »), bien que dans une moindre mesure. Ce qui fait que ce que nous percevons sur les côtes est en fait la différence entre la marée crustale et la marée océanique. Plus généralement, les objets célestes sont l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) de forces de marée à proximité d'autres corps.

Origine du phénomène

Le phénomène est dû à la déformation de la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) des océans par suite des attractions combinées des autres corps célestes. Ce mouvement peut même détruire l'astre qui le subit : si la force de marée (La force de marée est une conséquence de la non-uniformité de la force de...) l'emporte sur la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un...) de gravitation de ses constituants, l'astre se désagrège (voir Limite de Roche).

Phénomène physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...)

Aperçu théorique

Mécanisme des marées

L'attraction gravitationnelle étant inversement proportionnelle au carré (Un carré est un polygone régulier à quatre côtés. Cela signifie que ses...) de la distance, l'astre (principalement la Lune dans le cas de la Terre) attire plus fortement les masses (liquides et solides) proches. En particulier, le point (Graphie) le plus proche de la Lune est plus attiré que le point à l'opposé ( En mathématique, l'opposé d’un nombre est le nombre tel que, lorsqu’il est à...). Si l'on fait la moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de...) des actions, on peut décomposer la force en chaque point de l'axe Terre-Lune en deux forces :

  • une force d'attraction moyenne ,
  • une force centripète (Le terme force centripète ("qui tend à rapprocher du centre", en latin) désigne une...) (par rapport au barycentre (Le barycentre est un point mathématique (géométrie analytique) construit à partir d'un ensemble...) Terre/Lune).

Il s'ensuit une déformation de la surface des mers, mais aussi des sols, qui diffère donc de ce qu'elle serait sans la présence de notre satellite (Satellite peut faire référence à :) et du soleil.

Pour la mer, on peut comparer cette déformation à une énorme vague (Une vague est un mouvement oscillatoire de la surface d'un océan, d'une mer ou d'un lac. Les...) qui serait de forme régulière si les fonds des océans « étaient réguliers et s'il n'y avait pas de côtes ».

Explication plus pédagogique

Prenons deux objets ronds A et B attirés l'un vers l'autre, sans vitesse (On distingue :) transversale (pas de rotation l'un autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) de l'autre).

Maree.JPG

Pour l'objet A, son centre de gravité (Le centre de gravité est le point d'application de la résultante des forces de...) se dirige vers le centre de gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) de B, à une vitesse déterminée par les lois de l'attraction (g sur le schéma). Cette vitesse est plus importante sur la partie la plus proche de B (g + Λ sur le schéma), donc cette partie va bomber sa forme en direction de B. Par contre sur la partie de A la plus éloignée de B, l'attraction étant moins forte cette partie va moins accélérer que le centre de gravité, donc sa vitesse sera moins élevée (g - Λ sur le schéma), vu que la force d'attraction est plus faible, et cette partie éloignée va bomber sa forme de l'autre côté de la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de...) B. Les forces de cohésion vont transmettre de l'accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique,...) pour que l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) de l'objet A avance.

La Lune subit aussi un effet de marée venant de la Terre, beaucoup plus important que sur Terre, compte-tenu de la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) bien plus importante de la Terre par rapport à la Lune. C'est pourquoi petit à petit le mouvement de rotation de la Lune sur elle-même s'est synchronisé au mouvement de la Lune autour de la Terre, nous présentant désormais, à une petite oscillation (Une oscillation est un mouvement ou une fluctuation périodique. Les oscillations sont soit à...) près, toujours la même face. La Lune subit donc toujours l'effet de marée au même endroit, ce qui explique donc que sa forme n'est pas parfaitement sphérique, mais ellipsoïdal.

Grandes marées

Le passage de la Lune au méridien (En géographie, un méridien est un demi grand cercle imaginaire tracé sur le globe...) du lieu (éventuellement avec un certain retard dans les oscillations forcées ; on appellera « méridien de marée » le méridien qui correspond à l'angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts...) horaire de retard des marées) ou à opposition explique le cycle semi-diurne. La période de ce phénomène est de 0,517525050 jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) (12 heures 25 minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. ...) 14 secondes), moitié de la durée du jour lunaire (Pour les homonymes, voir Pierrot lunaire, une œuvre de musique vocale d'Arnold Schönberg.) moyen. La différence de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) (le retard), pour un port donné, entre le passage de Lune au méridien et l'heure (L'heure est une unité de mesure  :) de la pleine mer est appelé établissement du port.

Grande marée à Wimereux (département du Pas-de-Calais, France)

Plusieurs phénomènes astronomiques contribuent à la variation de l'amplitude des marées :

  • La syzygie du Soleil et de la Lune (autrement dit, la nouvelle ou pleine lune). Cela se produit essentiellement lorsque la longitude (La longitude est une valeur angulaire, expression du positionnement est-ouest d'un point sur Terre...) du Soleil et de la Lune sont voisines ou voisines de l'opposition l'une de l'autre, soit deux fois par mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps...). Précisément, la période de ce phénomène est de 14,7652944 jours, moitié de la durée que l'on qualifie de mois synodique.
  • Le passage du Soleil au nœud lunaire, c'est-à-dire le passage du Soleil dans le plan de l'orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps...) lunaire : celui-ci se produit deux fois par an (à la régression du nœud près), et détermine les « saisons à éclipse » (ce sont pendant celles-ci que les éclipses de soleil ou de lune se produisent). Les marées sont alors plus importantes en syzygie (voir le point précédent) en raison du meilleur alignement Terre-Lune-Soleil. La période précise est de 173,310038 jours, moitié de la durée que l'on qualifie d'année draconitique. Le passage du Soleil au nœud lunaire s'est par exemple produit le 25 janvier 2000, le 16 juillet 2000, le 5 janvier 2001, le 28 juin 2001 (plus précisément, cela sont les dates de coïncidence des longitudes moyennes ; notamment, le calcul des anomalies est omis ; mais on reconnaît le voisinage (La notion de voisinage correspond à une approche axiomatique équivalente à celle de la...) de l'éclipse (Une éclipse correspond à l'occultation d'une source de lumière par un objet physique. En...) de lune du 9 janvier 2001 et de l'éclipse de soleil du 21 juin 2001). Comme on le constate, ces dates sont actuellement proches des solstices mais évoluent rapidement dans l'année au cours du temps.
  • Le passage du Soleil dans le plan équatorial, qui se fait aux équinoxes, donc deux fois par an. La période précise est de 182,621095 jours, la moitié d'une année tropique (Les tropiques sont deux lignes imaginaires du globe terrestre, parallèles à...). Le phénomène des marées d’équinoxes n’a rien à voir avec l’alignement Lune-Terre-Soleil, qui a lieu toutes les deux semaines à la pleine lune et à la nouvelle lune et se réalise d’autant mieux lorsqu’il coïncide avec le cycle draconitique de 173 jours (Éclipse#Principes mécaniques). Le soleil se trouve au-dessus de l’Équateur lors des équinoxes, alors qu’il est au-dessus du tropique du Cancer (Le cancer est une maladie caractérisée par une prolifération cellulaire anormalement...) lors du solstice (Le solstice est un événement astronomique qui se produit lorsque la position apparente du...) de juin et au-dessus du tropique du Capricorne lors du solstice de décembre. Rappelons que l’effet de marée d’un astre est maximal au point de la terre se trouvant le plus proche de cet astre et au point se trouvant le plus éloigné. Aux moments des solstices, un des points où l’effet de marée du soleil est maximal se trouvera en permanence sur le tropique du Cancer, pendant que l’autre se trouvera aux antipodes, sur le tropique du Capricorne. Chaque point se trouvant sur un des deux tropiques sera donc soumis à un effet de marée maximal du Soleil une seule fois par jour (on parle d’onde diurne). Au moment des équinoxes, ces deux points seront en permanence sur l’Équateur. Chaque point de l’équateur sera donc soumis à un effet de marée maximal du Soleil deux fois par jour (on parle d’onde semi-diurne). À ce moment-là, le terme diurne s'annule dans le calcul des marées, et le terme semi-diurne est maximal.
  • Le passage de la Lune au périgée, moment auquel les forces de marée exercées par la Lune sont donc les plus importantes. À la différence du nœud lunaire, qui régresse sur l'écliptique (L'écliptique est le grand cercle sur la sphère céleste représentant la trajectoire annuelle du...), le périgée, lui, avance. Le temps entre deux passages de la Lune au périgée est le mois anomalistique, de 27,5545499 jours. Le calcul de la position du périgée lunaire est soumis à énormément de perturbations.
  • Le passage de la Terre au périhélie (Le périhélie est le point de l'orbite d'un corps céleste (planète, comète,...), moment auquel les forces de marée exercées par le Soleil sont donc les plus importantes. Le périhélie terrestre progresse sur l'écliptique ; cela dit, la majeure partie (environ 5/6) de cette progression est en réalité due à la régression (« précession ») de l'équinoxe (Les équinoxes de mars et de septembre sont les deux moments de l'année où le jour et la nuit...) par rapport aux étoiles fixes. Le temps séparant deux passages de la Terre au périhélie est l'année anomalistique (Une année anomalistique est, en astronomie, la durée entre deux passages successifs de la Terre...) de 365,259636 jours. Il se produit actuellement le 3 janvier de l'année.

Il est possible d'avoir des conjonctions assez bonnes entre tous ces phénomènes.

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