Océan - Définition

Relations Être humain - Océan

Selon des données récentes seuls 4 % environ de l'océan mondial serait relativement épargné par les activités humaines et environ 40 % serait très fortement affecté, essentiellement dans l'hémisphère Nord, près des pays industrialisés, en Manche-Mer du Nord, mer de Chine et le long des littoraux nord-américains ainsi que du Sri Lanka.

La perception de la vulnérabilité de l'océan évolue. A titre d'exemple, mi-2009, 76% des français interrogées jugeaient mauvaise la santé des océans, 70% d'entre eux estimant que les mesures de protection étaient insuffisantes. 78% approuvent le développement d’activités plus respectueuses de l’environnement pour protéger la mer, mais seulement 11% souhaitent une diminution de ces activités.

Exploration

Si le trajet sur la surface les océans est pratiqué de longue date, l'exploration des fonds marins ne fut possible que récemment.
Le point le plus profond des océans est l'abysse Challenger de la fosse des Mariannes, situé dans l'océan Pacifique près des îles Mariannes du Nord. Complètement exploré en 1951 par le navire britannique Challenger II, sa profondeur maximale atteint 10 923 m.
Le plancher océanique est presque inexploré et n'est pas cartographié. Une carte globale des fonds marins avec une résolution de 10 km, créée en 1995 sur la base des anomalies gravitationnelles de la surface océanique, est en constante amélioration, grâce à l'accumulation des mesures altimétriques , dont on calcule une moyenne.

Ressources naturelles

L'océan est une ressource majeure, halieutique notamment, mais qui contribue à la régulation climatique et qui - via le phytoplancton - fournit et recycle environ 80 % de l'oxygène de l'air.

Pollution

L'océan mondial est le réceptacle de nombreuses pollutions apportées par l'air, par les rivières, par les littoraux ou directement en mer (impacts des forages pétroliers et des extractions de sables, granulats, algues... déchets, dégazages, sédiments et boues de curage et munitions immergées. Les accidents, dont marées noires en sont une autre source importante. L'ONU s'inquiète de voir des phénomènes de vastes « zones mortes » apparaître (plus d'une centaine dans le monde en 2003), dont sur de vastes masses d'eau en aval du Mississippi, ou en mer Baltique.

Protection des océans

La sécurité maritime est géré sous l'égide de l'ONU par l'organisation maritime internationale (OMI).

Une conférence mondiale des océans s'est réunie à Madado qui engage ses parties à mieux protéger l'océan mondial, et qui s'est conclue par une Déclaration (Déclaration de Manado). L'Europe (la Commission) met en place une « stratégie en faveur du développement de la région de la mer Baltique », qui invite et veut aider les états de la région balte à mieux prendre en compte l'environnement.

Mythologie

Le terme d'Océan est utilisé depuis longtemps par les Hommes. Ils se l'imaginaient comme un grand fleuve qui entourait la terre ferme. Dans la mythologie grecque, Océan est un Titan, fils d'Ouranos (le Ciel) et de Gaïa (la Terre). Il est souvent représenté sous la forme d'un vieillard assis sur les vagues de l'océan, avec un pique à la main et un monstre marin à côté de lui. Il tient une urne et verse de l'eau, symbole de la mer, des fleuves et des fontaines.

Océanographie

L'océanographie est la science étudiant les mers et océans ; elle a véritablement débuté avec les grandes explorations du XVIII^e et XIX^e siècles. À la croisée de multiples domaines, on la divise couramment en quatre grandes branches : la géologie marine qui étudie les fonds marins, l'océanographie physique qui étudie les caractéristiques physiques (vagues, marées, courants...), l'océanographie chimique qui s'occupe de la composition de l'eau et de son interaction avec l'atmosphère, et la biologie marine qui étudie la vie des océans. On ajoute parfois à ces disciplines la météorologie marine et l'ingénierie maritime. Ces différents aspects des océans sont décrits ci-dessous.

Géologie marine : les fonds sous-marins

La géologie marine décrit la structure du fond des océans : géologiquement, un océan est un plancher océanique recouvert par de l'eau. Le plancher ou croute océanique se distingue de la croute continentale, par :

1. sa composition : le plancher océanique est la fine couche de basalte volcanique solidifié qui recouvre le manteau là où il n'y a pas de continents. La croute océanique a aussi une lithologie plus basique que la croute continentale.
2. son épaisseur : 5 à 7 km en moyenne, contre 30 km en moyenne pour la croute continentale ;
3. une densité plus importante de 3,24 à 3,27, contre 2,7 à 2,8 pour la croute continentale.

La croute océanique est aussi la plus jeune, puisqu'elle est formée par les épanchements de lave au sommet des dorsales océaniques. Ainsi, les plus anciennes roches trouvées provenant de la croute continentale datent de 3700 millions d'années, tandis que les plus anciennes provenant de la croute océanique datent de 220 millions d'années. La transition entre croutes océanique et continentale s'effectue au niveau du plateau continental, soit de façon graduelle (marge passive), soit de façon plus brutale avec une marge active ou zone de subduction.

La géomorphologie sous-marine distingue les grandes caractéristiques des fonds. Près des côtes, on trouve le plateau continental, de pente très faible et descendant jusqu'à 130 - 150 m. La pente plus accentuée (4 à 5 ° en moyenne, localement plus forte) qui lui succède est le talus continental qui descend jusqu'à 2 000 - 3 000 mètres, avec à son pied le glacis continental où s'accumulent les sédiments. Ces ensembles forment la marge continentale ou précontinent. La majeure partie du fond des océans est formée de plaines abyssales entre 3 000 et 6 500 mètres, de pente très faible.

Ces paysages sous-marins connaissent des interruptions : les canyons sous-marins entaillent le talus continental, parfois jusqu'au plateau continental sous forme de gouf. Les plaines abyssales sont parsemées de collines abyssales peu élevées et coupées par les longues fosses sous-marines parfois très profondes, et les dorsales, similaires aux chaines de montagne sur terre. Au milieu des dorsales, le rift profond (1500 à 1800 m) est l'endroit où la nouvelle croute se crée par épanchement de lave. Le volcanisme sous-marin donne aussi d'autres paysages comme les monts sous-marins et les volcans sous-marins, devenant des îles volcaniques lorsqu'ils émergent.

Océanographie chimique : l'eau de mer

Océanographie physique : l'eau en mouvement

L'eau des océans est loin d'être immobile : elle est au contraire constamment en mouvement, même quand l'absence de vent lui fait prendre l'aspect d'un miroir. il existe ainsi des mouvements oscillatoires de faible période (les vagues et la houle) ; des mouvements oscillatoires de plus grande période (marée, oscillation d'inertie, tsunamis et ondes de tempête) ; et les mouvements non oscillatoires, c'est-à-dire les courants marins non liés à des forces périodiques (courant géostrophique, courant d'Ekman). L'océanographie physique étudie les mouvements et propriétés des eaux marines.

Sur une échelle de temps plus longue, l'eustatisme désigne la variation du niveau moyen de la mer (voir l'article sur l'élévation du niveau de la mer).

Vagues

Les vagues peuvent être créées par le passage d'un objet dans l'eau (comme pour le sillage d'un bateau), par la rencontre de courants (comme pour le mascaret créé par la marée), mais le plus souvent sont créées par le vent soufflant à la surface. Les fluctuations de pression associées à la turbulence du vent créent des ondes très courtes, les vagues capillaires , mais aussi plus longues, vagues . La hauteur, la période et la longueur des vagues va s'accroître avec la force du vent (mesurée sur l'échelle de Beaufort), la distance sur laquelle il souffle (le fetch) et la durée pendant laquelle il souffle.

Si la mer du vent désigne les vagues activement générées par le vent local, la houle désigne une mer du vent qui s'est propagée hors de la région où elle a été générée. Cette "transformation" de la mer du vent en houle se produit aussi lorsque le vent faiblit et n'est capable que d'entretenir les vagues les plus courtes. Si le vent a soufflé suffisamment fort, longtemps et/ou sur une assez grande distance, la houle en sera d'autant mieux formée, avec une longueur plus élevée et une plus grande énergie emmagasinée. La houle peut ainsi parcourir d'immenses distances, même en l'absence de vent; on parle alors de « houle résiduelle ». Malgré leur apparence régulière et sinusoïdale, les vagues et la houle ne sont pas parfaitement périodiques, et ne peuvent pas être réduites à une courbe mathématique simple. On utilise l'analyse spectrale pour les décomposer en somme d'ondes simples.

Le mouvement des vagues est circulaire en eau libre, et son amplitude se réduit alors que la profondeur augmente. On considère qu'à une profondeur égale à la moitié de la longueur d'onde, le mouvement peut être considéré comme nul; les vagues ne concernent donc qu'une mince couche de l'océan. En eau peu profonde, en revanche, le mouvement s'aplatit : il devient elliptique près de la surface, et quasiment horizontal près du fond. Les vagues approchant d'une côte finissent donc par s'aplatir sur une pente douce (comme une plage) mais au contraire se cambrent et finissent par déferler lorsque les fonds remontent plus brutalement. La morphologie du littoral entraine aussi leur diffraction et réfraction.

Parmi les vagues particulières, on peut citer les seiches, ondes stationnaires générées dans les baies très fermées, et les vagues scélérates, vague ou groupe de vagues isolé d'amplitude exceptionnelle rencontrées parfois par des navires.

Ondes de tempête et tsunamis

La période de la houle peut atteindre plusieurs dizaines de secondes, mais dépasse rarement 30 secondes. Des ondes plus longues existent : il y a d'une part les « infravagues » d'une période de 30 secondes à 5 minutes, associées aux groupes de vagues ; d'autre part, les phénomènes exceptionnels que sont les ondes de tempête et les tsunamis. Les marées sont traitées dans la section suivante.

Les ondes de tempête surviennent sous une dépression ou un cyclone tropical : la baisse de pression atmosphérique fait localement monter le niveau de la mer, ce que le vent et la force de Coriolis peuvent aggraver. Si la configuration des côtes est telle que l'onde ainsi créée se déplace avec la dépression, un effet de résonance amplifie l'onde jusqu'à lui faire atteindre des proportions dévastatrices.

Les tsunamis sont causés par des phénomènes tectoniques : séisme, glissement de terrain sous-marin, éruption sous-marine. Ils peuvent aussi provenir d'une explosion nucléaire sous-marine ou de l'impact d'une météorite. Créés en profondeur avec une grande longueur d'onde (période de l'ordre de l'heure), ils transportent une énergie bien plus grande que la houle puisque l'onde parcourt toute la hauteur d'eau. Peu visibles en haute mer (leur amplitude ne dépasse guère le mètre), ils se déplacent à haute vitesse (~800 km/h) et déferlent sur les côtes, pouvant dépasser les 10 mètres d'amplitude.

Marées

Les marées sont un ensemble d'ondes longues, de période de 12 ou 24 heures généralement. Elles ont pour origine l'attraction gravitationnelle (plus précisément la force de marée) de la Lune et dans une moindre mesure de celle du Soleil. Cette onde se déplace à la surface des océans et se voit affectée par la force de Coriolis et la configuration des terres : au lieu d'avoir une onde unique parcourant la Terre en suivant le mouvement de la Lune, on trouve des configurations complexes, comme des ondes tournant autour de points fixes (les points amphidromiques). L'onde-marée a une vitesse dépendant de la profondeur (de l'ordre de 400 nœuds dans l'Atlantique), et de même pour sa longueur d'onde. Celle-ci atteint 9 000 kilomètres dans l'Atlantique (par 4 000 mètres de fond) et 1 400 kilomètres en Manche par 100 mètres de fond.

La forme des côtes peut créer un effet de résonance amplifiant le marnage ; les plus grandes marées se trouvent ainsi dans des baies formant un entonnoir, comme la baie d'Ungava, la baie de Fundy, le canal de Bristol ou la baie du Mont-Saint-Michel. Inversement, les plus faibles marées se trouvent au milieu des océans très ouverts (0,2 mètre à Tahiti) et dans les mers très fermées comme en Méditerranée ou dans la Baltique. L'amplitude des marées varie aussi avec les lunaisons : les marées sont plus fortes aux nouvelles lunes et aux pleines lunes, lors des syzygies, ce sont les marées de vives-eaux.

L'onde de marée comprend un terme semi-diurne (de période 12 heures) et un terme diurne (de période 24 heures). Selon les bassins, l'influence de chaque terme peut être plus ou moins grande. Sur les côtes d'Europe occidentale, le terme semi-diurne prévaut, il y a donc deux hautes mers et deux basses mers chaque jour. Le terme diurne prévaut par exemple en mer de Chine méridionale ou dans le golfe du Mexique. La marée peut aussi être mixte (comme à Victoria), semi-diurne avec des inégalités diurnes (comme à Seattle), ou encore être affectée par les côtes, comme à Southampton où deux hautes mers se succèdent ou le détroit de Cook où la basse mer succède rapidement à la haute mer.

Courants marins

Les courants marins ont différentes origines. Les courants de marée sont en phase avec la marée, et sont donc quasi-périodiques ; ils peuvent atteindre plusieurs noeuds à certains endroits, notamment autour des pointes. Les courants non périodiques ont pour origine les vagues, le vent et les différences de densité.

Le vent et les vagues crée des courants de surface (appelés « courants de dérive »). Ces courant peuvent se décomposer en un courant quasi-permanent (qui varie à l'échelle de quelques heures) et un mouvement de dérive sous l'effet du mouvement rapide des vagues (à l'échelle de quelques secondes). Le courant quasi-permanent est accéléré par le déferlement des vagues, et, dans une moindre mesure, le frottement du vent à la surface.

Cette accélération du courant se fait dans la direction des vagues et du vent dominant. Toutefois, quand l'eau est assez profonde, la rotation de la terre change la direction du courant au fur et à mesure que la profondeur augmente, tandis que les frottements diminuent leur vitesse. A une certaine profondeur, le courant voit même sa direction inversée et sa vitesse s'annuler: c'est la spirale d'Ekman. L'influence de ces courants se fait sentir essentiellement dans la couche mélangée à la surface de l'océan, parfois jusqu'à 400 à 800 mètres de profondeur maximum. Ces courants peuvent varier considérablement avec les saisons. Si la couche mélangée est très peu épaisse (10 à 20 m), le courant quasi-permanent en surface à une direction très oblique par rapport à la direction du vent, et il est quasiment homogène sur la verticale, jusqu'à la thermocline.

En profondeur en revanche, les courants marins sont causés par les gradients de température et de salinité entre les masses d'eau [...]

En zone littorale, le déferlement des vagues est si intense et la profondeur si faible, que les courants atteignent souvent 1 à 2 noeuds.

Météorologie marine

Biologie marine : la vie dans les océans

La biologie marine est la science qui a pour objet d'étudier la vie marine, et donc océanique, sous toutes ses formes. Alors que la mer recouvre 71 % de la surface de notre planète, de par leur profondeur, les océans représentent un volume habitable 300 fois supérieur à celui des habitats terrestres. C'est en cela que la vie océanique est particulière : les 3 dimensions de l'espace sont beaucoup plus occupées que sur Terre. La profondeur joue un rôle très important dans la répartition des espèces.

Les espèces sont en général réparties en fonction de leurs rapports avec le milieu. Une dichotomie est fréquemment réalisée entre le domaine pélagique, peuplé par le pélagos, et le domaine benthique, peuplé par le benthos. Le pélagos est l'ensemble des organismes occupant une colonne d'eau, alors que le benthos est l'ensemble des organismes occupant les fonds marins ou leur surface. Le pélagos est subdivisé en plancton et necton, ce dernier étant l'ensemble des organismes dont la capacité de nage est telle qu'il peut se déplacer contre les courants, les organismes du plancton n'en étant pas capables.

Ce genre de classification aura toutefois des limites, car certains organismes peuvent par exemple être benthiques durant la plus grande partie de leur existence et devenir pélagiques pour se reproduire comme certains Annélides Polychètes comme Néréis ou Syllis, et de la même façon, on peut trouver des espèces qui sont benthiques le jour et pélagiques la nuit, tels de nombreux crustacés du genre Cumacés.