Marée
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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 Jacques Perrin et Jacques Cluzaud dont le tournage...) causé par l'effet conjugué (En mathématiques, le conjugué d'un nombre complexe z est le nombre complexe formé de la même partie réelle que z mais de partie imaginaire opposée.) des forces de gravitation (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) de la Lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du système solaire avec un diamètre de 3 474 km. La distance moyenne...) et du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification...).

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 croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre...), le cycle du flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus précisément le terme est employé dans les domaines suivants :) 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 période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil...) (marée semi-diurne). Lors de la pleine Lune (La pleine Lune est la phase lunaire durant laquelle la Lune apparaît la plus brillante depuis la Terre, de par le fait que nous voyons, lors de cette...) et de la nouvelle Lune (La nouvelle Lune désigne la phase lunaire pendant laquelle la Lune, au cours de son mouvement orbital de ~29,5 jours autour de la Terre par rapport...), 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 à la révolution de la Terre autour du Soleil.) 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. C'est la partie supérieure de la lithosphère (qui constitue les plaques...) (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 un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui...) 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 plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa...) 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 du gradient gravitationnel s'exerçant sur le diamètre d'un corps. Elle est observable dans tout champ gravitationnel mais plusieurs cas particuliers sont connus et...) l'emporte sur la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale...) 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 « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance de 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 quatre côtés ont la même longueur et 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 ajouté à n donne zéro. En botanique, les organes d'une plante sont dits opposés...). Si l'on fait la moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient...) 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 (par rapport au barycentre (Le barycentre est un point mathématique (géométrie analytique) construit à partir d'un ensemble d'autres. Il correspond) 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 vagues sont générées par le vent et ont une amplitude...) 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 à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis, Kaupifalco,...) 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 gravité ou de pesanteur. Il est également le point d'intersection de tous les plans qui divisent le corps en deux parties 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 l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en équilibre hydrostatique, c'est-à-dire...) B. Les forces de cohésion vont transmettre de l'accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique, plus précisément en cinématique, l'accélération est une grandeur vectorielle qui indique la...) pour que l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui...) 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 corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la...) 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 amplitude constante soit amorties. Elles répondent aux mêmes équations quel que soit le domaine.) 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 terrestre reliant les pôles géographiques. Tous les points de la Terre situés sur un même méridien ont la...) 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 apparentés.) 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 période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil...) (12 heures 25 minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte originale, au crayon, levée...) 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 changement dans le monde.) (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 (ou sur une autre planète).) 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 arbitraire.). 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 autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) 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 topologie. La topologie traite plus naturellement les notions globales comme la...) de l'éclipse (Une éclipse correspond à l'occultation d'une source de lumière par un objet physique. En astronomie, une éclipse se produit lorsqu'un objet (comme une planète ou un satellite...) 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 la partie géographique du globe limitée en latitude par les deux tropiques : le tropique du Cancer dans l'hémisphère nord et le tropique du Capricorne dans l'hémisphère sud. Les noms de Cancer et Capricorne ont...). 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 importante au sein d'un tissu normal de l'organisme, de telle manière que la...) lors du solstice (Le solstice est un événement astronomique qui se produit lorsque la position apparente du Soleil vu de la Terre atteint son extrême méridional ou septentrional.) 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 soleil vue de la Terre. Plus précisement, il s'agit de l'intersection de la sphère céleste avec...), 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, etc.) qui est le plus rapproché du Soleil (grec : helios) autour duquel il tourne.), 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 sont approximativement de même durée. Lors des équinoxes, le soleil...) 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 à son périhélie.) 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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