Les marées TOUTSAVOIRSUR. Éditions OUEST-FRANCE. Odile Guérin

Transcription

1 TOUTSAVOIRSUR Les marées Odile Guérin A mon père qui m enseigna la Cosmographie et me légua des gènes de marins A ma mère qui m enseigna la géographie et me donna la curiosité de la nature A eux deux qui firent ce que je suis A eux deux qui ne sont plus Éditions OUEST-FRANCE

2 L observation Le décalage quotidien de l heure de la marée s accompagne aussi d une variation quotidienne des hauteurs d eau atteintes. Exemple de Granville : 12 juillet 2018 : PM = 12,10 m à 7 h juillet 2018 : PM = 12,60 m à 8 h juillet 2018 : PM = 12,89 m à 9 h 00 Sur un mois, ces variations portées sur un graphique reflètent une périodicité qui ne doit rien au hasard, puisqu on passe à des amplitudes (marnages) maximales alternant chaque semaine avec des amplitudes minimales. Le marnage maximal correspond à la période de vive eau. Le marnage minimal correspond à la période de morte eau. Lorsque le marnage augmente, c est le revif. Lorsque le marnage diminue, c est le déchet. 14 Morte Eau Vive Eau Morte Eau Vive Eau hauteurs (en m) Déchet Revif Déchet Revif juillet Hauteurs d eau à Granville en juillet 2018 (d après les données du logiciel du SHOM). Qu est-ce qu un mois? La révolution de la Lune Après le jour, notre deuxième échelle de temps est le mois. C est une notion plus abstraite que le jour, mais tout aussi astronomique. Concrètement, qu est-ce qu un mois? Un mois, c est le temps qu il faut à la Lune pour tourner autour de la Terre. Le mouvement d un astre autour d un autre astre s appelle révolution. La Lune tourne autour de la Terre (fait un tour complet, soit 360 ) en 27 j 7 h 43 min.

3 T T 360 = 27j 7h 43mn Etoile à l infini S 27 T Révolution sidérale de la Lune. Déplacement de la Terre pendant la révolution sidérale de la Lune. C est ce que l on appelle la révolution sidérale. L alignement initial Terre-Lune-Etoile ne se retrouve qu au bout de ce temps. Mais, pendant ce temps, la Terre, elle aussi, s est déplacée, puisqu elle tourne autour du Soleil (360 en 365 j 6 h 9 min : année sidérale). La Terre accomplit donc un déplacement d environ 27 en 27 j 7 h. Un alignement initial Soleil-Lune-Terre ne se retrouvera que lorsque la Lune aura tourné de le rattrapage du déplacement de la Terre pendant ces 27 supplémentaires, c est-à-dire , ce qui demande 29 j 12 h 44 min 2 s. C est ce qu on appelle la révolution synodique, ou mois lunaire ou lunaison. Ce temps est celui qui sépare deux phases identiques de Lune (quelles qu elles soient). Il y a donc deux façons de compter le mois. Pour les marées, nous ne retiendrons que la seconde, la révolution synodique. t + 29j 12h 44mn S Les phases de la Lune Du fait de cette révolution, l angle Soleil-Terre-Lune varie jour après jour au cours de la lunaison, expliquant les changements de forme apparente de la Lune. Les formes de la Lune en relation avec des positions remarquables de la Lune sont appelées phases. L t L T T Révolution synodique de la Lune. Etoile à l infini Etoile à l infini 51

4 DQ Le schéma présenté ici est le schéma exact. Dans la réalité, le quadrature Soleil, étant à une très grande distance de la Terre, peut S T NL syzygie syzygie PL presque être considéré comme quadrature étant à l infini. Dans ce cas, l angle Soleil-Terre-Lune est PQ lui aussi pratiquement droit. Dans les croquis qui suivront, Phases de la Lune. nous considérerons cet angle comme droit, dans un souci de simplification. Classiquement, on considère quatre phases de Lune : Éclipse (Ph. C. Ganter). Nouvelle lune (NL ou ) Alignement Soleil-Lune-Terre (angle Soleil-Terre-Lune = 0 = conjonction). De la Terre, nous ne pourrions voir que la face de la Lune non éclairée en direction du Soleil. Autant dire que la Lune n est pas visible (sauf en cas d éclipse). Premier quartier (PQ ou ) Soleil-Lune-Terre forment un angle droit (angle Soleil- Lune-Terre = 90 = quadrature Est). De la Terre, nous voyons la moitié droite de la Lune éclairée. Premier Quartier. Pleine Lune. Dernier Quartier. Pleine lune (PL ou ) Alignement Soleil-Terre-Lune (angle Soleil-Terre-Lune = 180 = opposition). De la Terre, nous voyons la Lune totalement éclairée. Dernier Quartier (DQ ou ) Soleil-Lune forment un angle droit (angle Soleil-Lune- Terre = 90 = quadrature Ouest). De la Terre, nous voyons la moitié gauche de la Lune éclairée. Les phases correspondant à des alignements (nouvelle lune et pleine lune) sont aussi appelées syzygies tandis que les phases correspondant à des angles droits (premier quartier et dernier quartier) sont aussi appelées quadratures. 52

5 Fréquence des coefficients de marée d équinoxe sur trois siècle Si l on prend chaque année le coefficient de marée le plus fort au voisinage du printemps et au voisinage de l automne, pour trois siècles (IXX e, XX e, XXI e siècles, ce qui représente 600 coefficients, on constate que les marées d équinoxes ont des coefficients compris entre 102 et 120 (le maximum). La modale est de , la moyenne tourne autour de 112. Il est plus fréquent de rencontrer des coefficients forts que des coefficients faibles. Les coefficients les plus forts (118, 119, 120) correspondent toujours aux équinoxes de printemps, car comme on l a vu, la Terre est plus proche du Soleil au printemps qu en automne, tandis que les plus faibles (102 et 103) ont toujours lieu en automne. Pourcentage Coefficients Fréquence des coefficients de marée d équinoxe sur trois siècles - XIX e, XX e et XXI e (référence Brest - d après les données du logiciel du SHOM)

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7 TABLE DES MATIÈRES Ph. E. Cattin Un phénomène surprenant et fascinant 4 Historique des marées 10 L Antiquité : l observation 12 Le Moyen Age : l oubli 18 La Renaissance : la préparation du terrain 19 Le XVII e siècle : la compréhension 19 Le XVIII e siècle : l explication 21 Le XIX e siècle : le début des prédictions 21 Le XX e siècle : la précision des calculs 22 Le XXI e siècle : l œil des satellites 23 Le moteur : l astronomie 24 Les forces en présence 26 Cas d une Terre isolée dans l Univers 26 Cas d une Terre avec un astre proche 26 La Lune 27 Cas statique 27 Cas dynamique 27 Le Soleil 31 Les autres astres 31 Une histoire d ondes 32 Les astres en jeu : cartes d identité 34 Terre 34 Lune 35 Soleil 35 Un premier rythme Deux marées par jour : pleines mers et basses mers 36 L observation 38 Qu est-ce qu un jour? La rotation de la Terre 39 L explication 40 La loi des douzièmes 40 Les zéros 43 Les heures 44 Un décalage quotidien 44 L observation 44 L explication

8 Un deuxième rythme deux grandes marées par mois : vives eaux et mortes eaux 48 L observation 50 Qu est-ce qu un mois? La révolution de la Lune 50 Les phases de la Lune 51 L explication 53 L âge de la marée 55 Du qualitatif au quantitatif : le coefficient de marée 56 Fréquence des coefficients de marée 57 Un troisième rythme deux très grandes marées par an : les marées d équinoxe 58 L observation 60 Qu est-ce qu une année? 60 Les variations de distance 60 Les variations de déclinaison : les équinoxes 61 L explication 61 Fréquence des coefficients de marée d équinoxe au XXI e siècle 64 Un quatrième rythme des marées inégales d une vive eau à l autre, d une morte eau à l autre : marées de périgée 66 L observation 68 L explication : le périgée lunaire 69 Variations de distance sur un mois 69 Variations de distance sur un an 70 Variations de distance sur 8,8 ans 72 Les conséquences sur les marées 73 Des marées d équinoxe exceptionnelles ou ratées 73 Fréquence des coefficients de marée extrêmes 74 Les marées d équinoxe d automne 74 Des marées d équinoxe loin des équinoxes 75 Un cinquième rythme des marées inégales du matin au soir ou du soir au matin L observation 78 L explication = la déclinaison de la Lune 78 Les conséquences sur les marées 80 L inégalité diurne 80 La théorie 80 Solstice d été 81 Solstice d hiver 82 Equinoxes de printemps ou d automne 83 Un rythme de dix-huit ans 84

9 Les marées au fil des saisons 87 Toutes les marées sur trois siècles 87 Les marées de mars et septembre (au voisinage des équinoxes) : 87 Les marées de juin et décembre (au voisinage des solstices) : 88 Les marées classées par coefficients 88 Toutes les marées de vive eau et de morte eau sur trois siècles 89 Les marées de vive eau et de morte eau de mars 89 Les marées de vive eau et de morte eau de juin 90 Les marées de vive eau et de morte eau classées par coefficients et par mois 90 D autres rythmes imperceptibles et des irrégularités aléatoires 92 D autres rythmes astronomiques 94 Les principaux 94 Conséquences 94 Des irrégularités aléatoires 95 La houle 95 La mer du vent 96 Les seiches 96 Les raz de marée 96 Les oscillations inexpliquées 96 Les oscillations barométriques 96 La pression atmosphérique 97 Le vent 97 Conséquences 98 Géographie des marées des côtes françaises 100 Généralités 102 L amplitude de la marée : l unité de hauteur 102 L heure de la marée : l établissement du port 106 La Méditerranée 108 Particularités 110 Dissymétrie flot-jusant 111 La tenue du plein 113 Les marées fluviales 115 Le mascaret 117 Les marées dans les baies fermées 118 Les conséquences des marées 120 Les avantages 122 L existence d un estran 122 La richesse et la variété de l estran 123 La diversité des paysages 124 Une source d inventivité 125 Une source d énergie

10 Les inconvénients 128 La navigation 128 Les courants 131 Les pièges de l estran 134 D autres marées 136 Les marées ailleurs sur Terre 138 Les différents types de marées 138 Les marnages 141 Les points amphidromiques 142 Les autres marées sur Terre 143 Les marées terrestres 143 Les marées atmosphériques 144 Les marées ailleurs dans l Univers 144 La Lune 144 Io 145 Galaxies 145 Les variations du niveau de la mer 146 Les variations naturelles à l échelle géologique 148 L action anthropique 150 Drôles de marées 154 On pourrait en faire des dictons 156 Les marées de toutes les couleurs 156 Les marées à toutes les sauces 157 Lexique de la marée