Le Système solaire
Pourquoi y a-t-il des marées ?
Deux fois par jour, la mer monte et descend. Le chef d’orchestre est à 384 000 km d’ici.
Les marées, c’est la Lune qui les provoque ! La Lune attire la Terre, un tout petit peu, et surtout l’eau des océans, qui peut bouger facilement.
L’eau qui est du côté de la Lune est un peu plus attirée : elle forme comme une bosse. Et de l’autre côté de la Terre, il se forme aussi une bosse, parce que l’eau y est moins tirée que le reste de la planète.
La Terre tourne sur elle-même en un jour, et passe sous ces deux bosses. Alors, sur une plage, la mer monte et descend environ deux fois par jour !
Les marées sont dues surtout à la gravité de la Lune. Elle attire toute la Terre, mais pas avec la même force partout : le côté tourné vers elle est plus attiré que le centre, et le centre plus que le côté opposé. Cette différence d’attraction s’appelle la force de marée.
Elle étire légèrement les océans en formant deux renflements : l’un du côté de la Lune, l’autre à l’opposé. En tournant sur elle-même, la Terre passe sous ces deux bosses : on observe donc, dans la plupart des endroits, deux marées hautes et deux marées basses par jour, toutes les 12 h 25 min environ.
Le Soleil joue aussi, avec un effet un peu moins de deux fois plus faible que celui de la Lune. Quand Soleil et Lune sont alignés, à la pleine et à la nouvelle lune, leurs effets s’additionnent : ce sont les grandes marées, ou vives-eaux. Au Mont-Saint-Michel, la mer peut alors monter de plus de 13 mètres.
Les marées résultent non pas de l’attraction de la Lune en elle-même, mais de sa variation d’un point à l’autre de la Terre. Le centre de la Terre est attiré vers la Lune ; le côté qui lui fait face l’est davantage, le côté opposé moins. Dans le référentiel de la Terre en chute libre autour du centre de masse Terre-Lune, il en résulte un champ de forces différentielles qui étire la Terre selon l’axe Terre-Lune et la comprime perpendiculairement : deux bourrelets apparaissent, l’un face à la Lune, l’autre à l’opposé. Newton en donna la première explication en 1687 dans ses Principia.
La force de marée décroît comme le cube de la distance. Le Soleil, bien plus massif mais bien plus lointain, produit ainsi un effet d’environ 46 % de celui de la Lune. Aux syzygies, nouvelle et pleine lune, les effets se cumulent : ce sont les vives-eaux ; en quadrature, ils se contrarient : mortes-eaux. Comme la Lune avance sur son orbite, le cycle semi-diurne dure 12 h 25 min en moyenne.
La réalité est plus complexe que ce modèle idéal. Les continents entravent la propagation des bourrelets, et les marées s’organisent en ondes tournant autour de points sans marée, dits amphidromiques. La forme des côtes et des fonds peut amplifier le marnage par résonance : environ 14 mètres au Mont-Saint-Michel, plus de 16 mètres dans la baie de Fundy, au Canada.
Les marées dissipent de l’énergie par frottement. Elles ralentissent la rotation terrestre, allongeant le jour d’environ 2 millisecondes par siècle, et éloignent la Lune de 3,8 cm par an. Les roches et l’atmosphère subissent aussi des marées, beaucoup plus discrètes.
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