1 Les marées

1-1 Introduction

Suivant l'alignement de la Lune et du Soleil avec la Terre, les côtes du monde entier nous présentent un spectacle sans cesse différent.

Quasi inexistant en Méditerranée (environ 20cm), le marnage peut atteindre 13.60m en baie de fundy au Canada, 13.10m dans la rivière Severn au Royaume-Uni et enfin 12.60m dans la baie du Mont Saint-Michel où la marée arrive, dit-on, à la vitesse d'un cheval au galop et se retire sur plusieurs kilomètres.

 

1-2 Plusieurs types de marées

Les forces luni-solaires agissent sur les parties solides, liquides et gazeuses de la Terre.

Elles provoquent outre le phénomène évident de marées océaniques (variation altimétrique de l'ordre de la dizaine de mètres) des déformations de la croûte, du manteau et du noyau appelées marées terrestres dont l'amplitude maximale est voisine du mètre.

Les marées proprement dites ou marées océaniques, telles que l'on peut les observer, ne sont que la différence entre les mouvements de la surface de la mer et ceux de la surface du sol.

La gravitation n'est pas la seule action pseudo-périodique des astres sur les marées.

L'absorption de rayonnement solaire provoque une évolution de la masse volumique locale et par conséquent des mouvements que l'on nomme marée radiationnelle. Elle est prépondérante dans la marée de l'atmosphère.

1-3 Force génératrice

La marée astronomique océanique est la déformation de l'océan placé dans le champ évolutif d'une force (force de pesanteur) générée par l'attraction de la lune combinée avec celle du soleil (1/3 de l'influence lunaire).

Très petite devant g (de l'ordre de 10. g ), cette force est appliquée à tous les mobiles naturels et artificiels et intervient dans tous les problèmes de mécanique précise :

1-4 Potentiel de marées

Cette force génératrice F dérive du potentiel générateur des marées  V :

avec :

  • r=OM
  • r0 : rayon terrestre moyen
  • l  : latitude
  • a0 : distance moyenne Terre-Lune
  • H & d  :Coordonnées horaires de la lune ( latitude relative & longitude )
  • L'expression entre accolades comporte 3 termes dont l'évolution est bien différente :

    Ces deux derniers termes sont modulés en amplitude par des facteurs qui évoluent plus lentement selon la périodicité de la déclinaison de l'astre (année pour le Soleil, mois lunaire pour la Lune).

    1-5 le bourrelet 

    La force génératrice de marées crée donc un bourrelet d'eau.

    En formulant la théorie d'équilibre des marées, on se rend bien compte de la divergences entre les marées prédites et celles observées. Toutes les marées devraient être en effet semi-diurne.

    Plusieurs raisons expliquent cette divergence :

    1-6 Cycles semi-diurnes et diurnes

    Les intéractions des cycles terrestres, lunaires et solaires conduisent à un large spectre de fréquences génératrices de marées influant plus ou moins sur leurs amplitudes :

    Semi-Diurne

    Période

    Amplitude

    Type

    Lunaire moyenne

    12h24m

    100%

    M2

    Solaire moyenne

    12h24m

    47%

    S2

    Elliptique moyenne

    12h40m

    19%

    N2

    Diurne

    Dédirationnelle

    23h56m

    58%

    K1

    Lunaire principale

    25h49m

    41%

    O1

    Solaire principale

    24h04m

    19%

    P1

    Bi-mensuelle

    18h46m

    inc

    Mb

    Mensuelle

    27h33m

    inc

    Mm

    Type semi-diurne

    Dans le type semi-diurne, qui est le plus répandu notamment sur les côtes de l'Atlantique, la partie diurne est presque inexistante. On observe deux pleines mers et deux basses mers par jour lunaire (24h50mn). L'heure des pleines mers et des basses mers, retarde en moyenne de 50mn par jour.

    Le marnage évolue lentement avec l'accroissement de la phase de l'onde solaire sur celle de l'onde lunaire ; il est maximal au voisinage des syzygies, c'est la vive eau ( nouvelle Lune, pleine Lune) et minimal au voisinage des quadratures, c'est la morte eau (premier quartier, dernier quartier).

    Type diurne

    Dans le type diurne, qui est le plus rare, on observe une pleine mer et une basse mer par jour (golfe de Tonkin). Le marnage est maximal quand la Lune passe près des Tropiques, c'est la marée tropique. Il est très faible quand la Lune est dans l'équateur.

    Il se produit donc une espèce de cycle de vive eau et de morte eau qui est du à l'évolution des coefficient modulateurs de l'expression du potentiel générateur.