Quelles sont les causes des marées dans l'océan ?

Depuis la préhistoire, les gens savent intuitivement que la lune et les marées sont liées, mais il a fallu un génie comme Isaac Newton pour en expliquer la raison.

Il s'avère que la gravité, cette mystérieuse force fondamentale qui provoque la naissance et la mort des étoiles et la formation des galaxies, est principalement responsable. Le soleil exerce également une attraction gravitationnelle sur la terre et contribue aux marées océaniques. Ensemble, les influences gravitationnelles du soleil et de la lune aident à déterminer les types de marées qui se produisent.

Alors que la gravité est la principale cause des marées, les mouvements de la terre jouent un rôle. La terre tourne sur son axe, et cette rotation crée une force centrifuge qui essaie de pousser toute l'eau hors de la surface, tout comme l'eau s'éloigne d'une tête d'arrosage en rotation. La propre gravité de la terre empêche l'eau de s'envoler dans l'espace.

Cette force centrifuge interagit avec l'attraction gravitationnelle de la lune et du soleil pour créer des marées hautes et les marées basses, et c'est la principale raison pour laquelle de nombreux endroits sur Terre connaissent deux marées hautes chaque jour.

Selon La loi de la gravitation de Newton, la force gravitationnelle entre deux corps quelconques de l'univers est directement proportionnelle à la masse de chaque corps (m₁ et m₂) et inversement proportionnelle au carré de la distance (ré) entre eux. La relation mathématique est la suivante :

F = Gm₁m₂/ ré²

où g est la constante gravitationnelle universelle.

Cette loi révèle que la force dépend plus de la distance que des masses relatives. Le soleil est beaucoup plus massif que la lune – environ 27 millions de fois plus massif – mais il est aussi 400 fois plus éloigné. Lorsque vous comparez les forces gravitationnelles qu'ils exercent sur la terre, il s'avère que la lune tire environ deux fois plus fort que le soleil.

L'influence du soleil sur les marées est peut-être moindre que celle de la lune, mais elle est loin d'être négligeable. C'est plus évident lorsque le soleil, la terre et la lune s'alignent pendant la nouvelle lune et la pleine lune. À la pleine lune, le soleil et la lune se trouvent sur des côtés opposés de la terre, et la marée la plus haute de la journée n'est pas aussi haute que la normale, bien que la deuxième marée haute soit un peu plus haute.

À la nouvelle lune, le soleil et la lune sont alignés du même côté de la terre et leurs forces gravitationnelles se renforcent mutuellement. La marée inhabituellement haute est connue sous le nom de marée de vive eau.

La force centrifuge causée par la rotation de la Terre sur son axe est stimulée par la gravité de la Lune, et c'est parce que la Terre et la Lune tournent l'une autour de l'autre.

La terre est tellement plus massive que la lune qu'il semble que seule la lune bouge, mais en réalité les deux corps tournent autour d'un point commun appelé le barycentre, qui se trouve à 1 068 (1 719 km) milles sous la surface de la Terre. Cela crée une force centrifuge supplémentaire, un peu comme le ferait une balle tournant sur une corde très courte.

L'effet net de ces forces centrifuges est de créer un renflement permanent dans les océans de la terre. S'il n'y avait pas de lune, le renflement ne changerait jamais et il n'y aurait pas de marées. Mais il y a une lune, et voici comment sa gravitation affecte le renflement à un point aléatoire UNE sur la terre tournante :

• Minuit: Point UNE fait face à la lune, et la combinaison de l'attraction gravitationnelle de la lune et du renflement centrifuge se combinent pour créer la marée haute.

• 6h et 18h : Point UNE est perpendiculaire à une ligne entre la terre et la lune. La composante normale de sa force gravitationnelle contrecarre le renflement centrifuge et l'attire. Point UNE connaît la marée basse.

• Midi: Point UNE est du côté opposé de la terre à la lune. La gravitation de la lune est plus faible parce que le point UNE est maintenant à un diamètre de la Terre, soit près de 8 000 miles (12 875 km). La force gravitationnelle n'est pas assez forte pour neutraliser le renflement centrifuge, et le point UNE connaît une deuxième marée haute, plus petite que la première qui s'est produite à minuit.

La lune se déplace dans le ciel à une vitesse moyenne de 13,2 degrés par jour, ce qui correspond à environ 50 minutes, de sorte que la première marée haute du lendemain se produit à 00h50, et non à minuit. De cette façon, le moment des marées hautes au point UNE suit le mouvement de la lune.

Le soleil a un effet sur les marées analogue à celui de la lune, et même s'il est deux fois moins fort, quiconque prédit les marées maritimes doit en tenir compte.

Si vous visualisez les effets gravitationnels sur les marées sous forme de bulles allongées entourant la planète, la bulle de la lune serait deux fois plus allongée que celle du soleil. Il tourne autour de la terre à la même vitesse que la lune orbite autour de la planète tandis que la bulle du soleil suit le mouvement de la terre autour du soleil.

Ces bulles interagissent comme des ondes interférentes, s'amplifiant parfois et parfois s'annulant.

La bulle de marée est une idéalisation, car la terre n'est pas complètement recouverte d'eau. Il a des masses terrestres qui confinent l'eau dans des bassins, pour ainsi dire. Comme vous pouvez le constater en inclinant une tasse d'eau d'avant en arrière, l'eau dans un récipient se comporte différemment de l'eau qui n'est pas confinée par des bordures.

Déplacez la tasse d'eau dans un sens et toute l'eau clapote d'un côté, puis déplacez-la dans l'autre sens et l'eau clapote en arrière. L'eau de mer dans les trois principaux bassins océaniques – les océans Atlantique, Pacifique et Indien – ainsi que dans tous les plus petits, se comporte de la même manière en raison de la rotation axiale de la Terre.

Le mouvement n'est pas aussi simple que cela, car il est également soumis aux vents, à la profondeur de l'eau, à la topographie du littoral et à la force de Coriolis. Certaines côtes de la Terre, en particulier celles de la côte atlantique, ont deux marées hautes par jour tandis que d'autres, comme de nombreux endroits sur la côte du Pacifique, n'en ont qu'une.

Le flux et le reflux réguliers des marées ont un effet profond sur les côtes de la planète, les érodant continuellement et modifiant leurs caractéristiques. Les sédiments sont emportés par la marée descendante vers la mer et déposés à nouveau dans un endroit différent lorsque la marée remonte.

Les plantes et les animaux marins dans les zones de marée ont évolué pour s'adapter et tirer parti de ce mouvement régulier, et les pêcheurs à travers les âges ont dû planifier leurs activités pour s'y conformer.

Le mouvement des marées génère une énorme quantité d'énergie qui peut être convertie en électricité. Une façon de le faire est d'utiliser un barrage qui utilise le mouvement de l'eau pour comprimer l'air afin d'entraîner une turbine.

Une autre façon consiste à installer des turbines directement dans la zone de marée afin que l'eau qui recule et avance puisse les faire tourner, un peu comme le vent fait tourner les turbines à air. Parce que l'eau est tellement plus dense que l'air, une turbine marémotrice peut générer beaucoup plus d'énergie qu'une éolienne.