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Ca monte..ca descends...quelques explications !
Historique
Jules César dans ses écrits, "la guerre des gaules", parlait des marées et de leur difficulté à naviguer, particulièrement sur les côtes bretonnes.
L'influence de la lune sur les marées a déjà été découvert au 4eme siècle av JC.par Pythéas un navigateur, mathématicien et astronome marseillais.(un savant de marseille)
Au 1er siècle aprés JC Pline l'ancien dans son livre "histoire naturelle" relate bien le phénomène de la marée avec la lune, le soleil, les marées d'équinoxe e.t.c...
Une première théorie est établie par Newton (1642-1727) dite théorie statique car elle n'explique pas le retard de la marée (d'une marée sur l'autre) ni les amplitudes variables.
Il faudra attendre la théorie dynamique de Laplace (1749-1827)
LES FORCES EN PRESENCE
1) La pesanteur terrestre
La pesanteur terrestre c'est l'attraction de la terre que subit un objet quelconque à la surface de la terre.
2)L'attraction des astres
La lune et le soleil applique également une attraction sur le même objet.
l'attraction solaire est 200 fois plus importante que la lune mais du fait de son éloignement elle est moins ressentie que l'attraction lunaire qui est 2.7 fois plus sensible.
Cette attraction diminue ainsi le poids de l'objet lorsque l'astre est au zenith c'est à dire lorsqu'il passe juste au dessus de l'objet.
3)la force de gravitation
La terre et la lune forme un couple.
Pour simplifier si on reliait la terre et la lune, le point d'équilibre qu'on appellera Centre de gravité, se trouverait à 4652 km du centre de la terre.
La lune tourne autour de la terre en environ 27 jours. L'axe de rotation situé au centre de gravité ne bouge pas...mais le centre de la terre, lui, décrit un cercle de 4652 km de rayon !
Comme pour un lanceur de marteau, une force contraire à l'attraction dans ce mouvement circulaire s'exerce à savoir la force centrifuge. Cette dernière équilibre la force d'attraction en opposition !
Ainsi l'eau se "soulève" au point situé sous la lune et au point situé aux antipodes. le bourrelet qui découle de cette déformation donne à la surface de l'eau une forme approximative de ballon de rugby.
POURQUOI 2 MAREES PAR JOUR ?
Sur le littoral français, on a 2 marées hautes et 2 marées basses par jour. C'est ce qu'on appelle la marée semi-diurne.
La terre tourne sur elle même en presque 24 heures...on se retrouve donc successivement dans les quatre situations ABCD donc 2 marées hautes et 2 marées basses.
POURQUOI Y A T-IL UN DECALAGE QUOTIDIEN DE L'HEURE DES MAREES ?
Il faut se rappeler que la lune tourne autour de la terre.
Elle n'est donc pas immobile !
Pendant que Madame la terre tourne sur elle même soit pendant 24h, la lune se bouge aussi...pas de beaucoup mais quand même...elle a effectué en gros 13° d'arc de cercle.
Ce qui fait que pour une personne qui n'a pas bougé de place pendant 24h, il faudra que la terre rattrape la lune de 13° pour que cette personne ait de nouveau la lune pile au dessus d'elle ! soit environ 50 mn de plus.
Le temps théorique d'une marée est donc de 6 heures et 12.5 minutes...en gros 25 mn toute les HM ou BM.
Ce décalage est irrégulier car si la lune tourne autour de la terre, elle ne fait pas un cercle mais une éllipse..et alors...Eh bien à un moment elle est proche de la terre et à un autre éloigné !
Le point le plus éloigné est appelé APOGEE et se trouve à environ 406000 km.
Le point le plus rapproché est appelé PERIGEE et se trouve à environ 356000 km.
Et alors ?
Alors il se trouve que la lune accélére sa vitesse au niveau de la périgée... ainsi de 50mn on a une fourchette de 40mn à 60mn !
Comment ! Que ça ! pourtant on a vu plus ! Exact le décalage peut varier en fait de 30mn à 1h40mn ! Pourquoi ?
Parce qu'il y a un décalage systématique du à la lunaison soit 14mn en vive eau (sysygie) et un retard de 26 mn en morte eau (quadrature).
MAREES DE VIVE EAU ET MAREES DE MORTE EAU
Les variations de hauteur d'eau sont en liaison avec les phases de la lune, c'est à dire les positions relatives Soleil/Terre/Lune.
On considére 4 phases :
1-Nouvelle lune : alignement Soleil Lune Terre
2-Premier quartier : Soleil, Lune et Terre forme un angle droit
3-Pleine lune : alignement Soleil Terre Lune
4-Dernier quartier : Soleil, Lune et Terre forme un angle droit
On appelle aussi syzygies les phases de la nouvelle lune et de la pleine lune et Quadratures les phases de premier et dernier quartier.
LES COEFFICIENTS DE MAREES
L'amplitude de l'oscillation de la marée est en France quantifiée par un coéfficient dit "coéfficient de marée" .Exprimé en centiémes il peut varier de 20 à 120 ( bornes théoriques et normalement jamais atteintes).
Les coefficients de marées ont été inventés par des hydrographes français au 19eme siécle et malgré leur côté pratique, ne sont actuellement utilisés que par l'école française.
Ce sont des grandeurs sans unité caractérisant l'importance de la marée.
120 --- vive eau exeptionnelle
95 ---- vive eau moyenne
70 ---- marée moyenne
45 ---- morte eau moyenne
20 ---- morte eau exeptionnelle
LES MAREES D'EQUINOXE
Suivant les phases lunaires on sait qu'on a deux marées de vive eau par mois.
Ces vives eaux peuvent être amplifiée au moment où la lune est la plus proche de la terre (périgée)...he! bien elles peuvent être encore plus amplifiées au moment des équinoxes...pourquoi ?
Ce n'est pas la distance Terre - Soleil qui est importante mais c'est la position de la Terre par rapport au Soleil dans sa trajectoire c'est à dire sa déclinaison.
La déclinaison est l'angle fait par le soleil avec le plan de l'équateur terrestre.
Ainsi au solstice d'été l'angle formé est de 23°26 quand le soleil est au zenith...mais au solstice d'hiver le soleil est passé sous l'équateur et l'angle est -23°26 (ou 23°26 sud).
Ce qui veut dire qu'au cours de ces six mois l'angle s'est fermé petit à petit avant de se rouvrir 23...20....10...0...10...20...23
L'angle ou déclinaison a été un moment égal à 0° c'est à dire dans l'axe du plan de l'équateur terrestre et c'est l'équinoxe! Or....important !!! c'est là que l'attraction solaire est la plus importante !
Les trés grandes marées se trouvent donc en vive eau, au moment de la périgée et au moment de l'équinoxe ! Cette situation se retrouve environ tous les 4 ans et 1/2 !
LA LOI DES DOUZIEMES
La mer ne monte pas et ne descend pas d'une manière régulière. Il existe un moyen simple mais approximatif de connaitre la hauteur d'eau en plus ou en moins en fonction du temps de la marée.
Considérons une marée de 6 heures et un marnage de 12 mêtres !
la règle des douzièmes dit :
la 1ere heure la mer monte de 1/12 du marnage soit 1m
la 2eme heure la mer monte de 2/12 du marnage soit 2m
la 3eme heure la mer monte de 3/12 du marnage soit 3m
la 4eme heure la mer monte de 3/12 du marnage soit 3m
la 5eme heure la mer monte de 2/12 du marnage soit 2m
la 6eme heure la mer monte de 1/12 du marnage soit 1m
on a bien un total de de 12 mêtres de marnage !
Bien sûr les marées ne dure pas 6 heures exactement et le résultat est forcemment approximatif....bien que l'on peut calculer l'heure marée et avoir ainsi un résultat précis !
Un petit cadeau que je vous fait...voici un programme que j'ai réalisé pour une calculette Texas instrument TI 81.
Pour les calculettes programmables plus récentes il faudra bien sûr adapter le code mais cela est relativement simple.
Les lignes de programme marquées d'une croix peuvent être supprimées (affichage graphique de la sinusoïde).
Pour une demande d'explications plus précise envoyer un message (voir contact).
cliquez sur l'image pour voir le programme.
renseignements extraits du livre d'Odile Guérin "marées".