Découvrir les marées dans le détail.




Les marées dans le détail.

Le phénomène des marées expliqué dans le détail.

photo terre lune

Ont trouve rarement dans la litterrature une explication vraiment satisfaisante au phénomène des marées, que ce soit par omission des auteurs ou par méconnaissance de la mécanique céleste.

J’ai eu la chance de m’intéresser pendant plusieurs années à l’astronomie dans un club important de la région bordelaise où je donnais de temps en temps quelques conférences. Cette expérience m’a permis d’étudier et de mieux comprendre le phénomène des marées. Je vais vous en faire une présentation que j’espère la plus claire possible.

Le phénomène des marées, c’est loin d’être simple.

Pour la plupart des gens, y compris de nombreux auteurs d’articles ou de livres, le phénomène des marées est simplement une variation du niveau de la mer liée à l’attraction gravitationnelle qu’exercent la lune et le soleil sur les mers et océans de notre planète.

En fait, cette explication se veut très minimaliste et approximative car elle fait allègrement l’impasse sur des phénomènes célestes complexes qui sont encore aujourd’hui très difficiles à mesurer, sinon à calculer. Voyons donc comment tout ça s’organise.

Le fonctionnement les marées.

L’attraction lunaire et solaire.

Alignement

Vous le savez, la terre tourne autour du soleil à une distance de 150 millions de kilomètres. Elle parcourt entièrement son orbite elliptique en une année. Cette orbite définit un plan appelé l’écliptique. La terre tourne également sur elle-même en 24 heures.

Bourrelet

La lune quant à elle, tourne autour de la terre sur une orbite elliptique mais dont le plan est incliné de 5° par rapport à celui de l’écliptique. La distance terre lune est en moyenne de 384 000 kilomètres. La lune effectue un tour de terre complet en un peu plus de 27 jours. Comme elle met le même temps pour tourner sur elle-même, depuis la terre on ne peut donc voir qu’une seule face de la lune

Les lois de la gravité font que la masse lunaire attire vers elle la terre et en particulier son fluide principal qui est l’eau des océans et des mers. Pour bien comprendre le raisonnement il faut imaginer la terre comme une sphère entièrement recouverte d’eau (ce qui évidemment n’est pas le cas en réalité). Cette attraction est maximale du coté de la terre situé en face de la lune. La lune attire donc l’eau la plus proche ce qui crée un bourrelet dirigé vers la lune (point B du schéma), à cet endroit la terre connait donc une marée haute. Sur un axe perpendiculaire à celui terre-lune, l’eau baisse en fonction de la quantité qui s’est déplacée vers la lune (mais aussi du côté opposé à la lune, c’est ce cas de marée qui est souvent mal compris). Cela crée à ces endroits une marée basse. Mais curieusement, je viens de le préciser, un autre bourrelet se forme de l’autre côté de la terre ( au point A du schéma), celui le plus éloigné de la lune . Hors l’influence de la lune telle que décrite juste précédemment devrait écraser cette partie là aussi en attirant l’eau vers elle et par conséquent y créer une marée basse. Comme ce n’est pas le cas, il y a donc forcément une autre explication à cette deuxième marée haute.

Le soleil crée lui aussi une force de marée. son effet est d’autant plus grand que la lune et le soleil seront alignés du même côté de la terre. Si c’est la terre qui est entre la lune et le soleil, les effets gravitationnels se contrarient, ce qui crée une marée haute de petite amplitude.

Combien de marées par jour ?

Combien de marées ? 4 direz-vous certainement. Hé bien non, raté ! Voyons pourquoi. La terre tourne sur elle-même en 24h mais la lune met plus de 27 jours à faire un tour de terre, par conséquent l’eau est attirée par la lune et se déplace donc sur le fond océanique pour rester dans l’alignement terre-lune. Si tout allait bien il y aurait donc 2 marées hautes et 2 marées basses par jour espacées les unes des autres de 6h. Malheureusement, la terre tourne autour du soleil et la lune autour de la terre. La lune bougeant, les bourrelets tournent avec elle. L’écart moyen sur un cycle provoqué par le déplacement lunaire sur son orbite est de l’ordre de la cinquantaine de minutes. Donc un cycle de 4 marées ne durera pas 24h, mais 24h et 50 minutes. D’autres variations viennent s’ajouter du fait que la lune ne tourne pas sur une orbite circulaire, mais sur une orbite eliptique. Bref vous l’avez compris, pour connaître l’heure d’une marée il est indispensable d’avoir un annuaire calculé à l’avance.

Le barycentre terre-lune.

couple terre lune

En fait, le couple terre-lune constitue un système double. On peut donc imaginer une droite reliant virtuellement le centre de ces deux planètes. Le point d’équilibre M placé sur cette droite constitue le centre de rotation mutuel, le pivot si vous préférez, autour duquel tournent la terre et la lune.

C’est lui en réalité qui tourne autour du soleil avec une trajectoire elliptique régulière. Le point M est appelé le barycentre du couple terre-lune. La trajectoire de la terre autour du soleil est donc une hélice enrubannée autour de l’ellipse décrite par le barycentre. Ce barycentre est en fait situé réellement à 1700 km sous la surface terrestre, le rayon de la terre étant d’environ 6400 km. Cet effet de rotation impose ce que l’on appelle une force d’inertie qui pousse l’eau du bourrelet A vers l’extérieur. Voila ce qui provoque la marée haute de ce côté de la planète.

La force d’inertie, également appelée force centrifuge, vous la connaissez bien. C’est elle qui vous plaque contre la portière passager d’une voiture lorsque le conducteur prend un virage à gauche un peu trop rapide. Et la terre tourne vite justement, imaginez donc qu’un point de l’équateur terrestre se déplace à près de 1400 km/h, ça laisse de quoi faire une belle force centrifuge.

Le poids de l’eau.

Nous l’avons vu avec l’article sur la force d’Archimède, le poids de l’eau est de 1 kilogramme par litre. le côté du globe terrestre qui connait la plus forte attraction lunaire voit son volume d’eau très fortement augmenter. Le poids supplémentaire de cette augmentation de volume crée une augmentation de la pression sur le fond de l’océan. Une force énorme appuie sur le plancher océanique tendant à l’aplatir. Par contre coup, cela exerce une poussée qui tend à soulever légèrement le plancher océanique situé à l’antipode et donc l’eau qui s’y trouve.

Cependant, comparée aux autres facteurs, cette poussée est peu significative.

Les frottements sur le fond.

Nous l’avons vu, les bourrelets d’eau s’allignent sur l’axe terre-lune. Puisque la terre tourne en 24h et la lune en 27 jours, l’eau se déplace donc sur le fond océanique et les plateaux continentaux en particulier. Il existe un phénomène de frottement entre l’eau et le sol rigide qui a tendance à freiner le déplacement de l’eau. Il se crée alors sur le front montant de la marée une espèce de vague de grande dimension horizontale qui contribue à faire monter un peu le niveau de l’eau. ce phénomène s’ajoutant donc dans une faible mesure à l’attraction lunaire.

Les conditions météo.

Hé oui, on a trop vite tendance à les oublier mais les conditions météos influencent la hauteur de la marée dans une proportion non négligeable bien que limitées. Ce phénomène est connu sous les noms de surcote et décote.

L’air en bord de mer est habituellement estimé à une pression moyenne de 1013 hectopascals, les anciens disaient, 1013 millibars. En fait c’est juste une moyenne qui fluctue vers une pression plus forte par beau temps ou vers un creusement de pression en cas de tempête ou de simple dépression.

La pression peut évoluer par exemple de 960 hectopascals à plus de 1030. Vous vous en souvenez peut-être, 1 bar correspond sensiblement à une hauteur d’eau de 10 mètres. 1 millibar correspond donc à 1 cm. Par conséquent, si la pression atmosphérique baisse par exemple de 20 millibars soit 993 hectopascals, l’air appui moins sur la surface de l’eau et celle-ci peut gagner 20 cm en direction de la lune. Evidemment en cas de forte pression, c’est l’inverse, la marée sera donc moins élevée que prévue.

Le vent.

Ca y est, on arrive au bout de la démonstration. Il ne reste plus quasiment qu’à traiter le cas du vent bien que d’autres considérations astronomiques pourraient être évoquées.

Vous le comprendrez sans problème, si le vent est puissant et qu’il s’oppose à la direction du déplacement de la marée, il va la ralentir. Si au contraire il pousse l’eau dans son sens de déplacement la marée va monter plus vite.

Conclusion.

Je pense avoir fait la démonstration que la détermination des horaires des marées reste un calcul extrêmement difficile. Son résultat peut en effet subir des variations qui vont modifier notamment les horaires des étales de basses ou de pleines mers fournies dans les annuaires.

Il ne faudra donc pas s’étonner d’avoir des décalages sur les horaires et le sens des courants.

La plongée est une activité dépendante d’un milieu naturel extrêmement variable. Il est prudent d’en connaitre les secrets pour pouvoir mieux négocier les surprises qu’ils nous réservent.

Prochain rendez-vous.

Je vous laisse tout le temps de bien digérer ce long article avant de revenir dans quelques temps vous reparler des marées, mais cette fois-ci en vous parlant de celles du bassin d’Arcachon. En attendant, très bonnes plongées à tous et toutes…


Print Friendly, PDF & Email

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *