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Ci-joint ce que dit l'encyclopedia universalis. Ca m'a bien aide a
comprendre le phenomene. Il s'agit uniquement de resonnance a differentes
forces exitatrices de peridodes differentes:
M2 (période 12 h 25 min) correspond à la marée due au mouvement moyen
apparent de la Lune, S2 (12 h) à celui du Soleil, N2 (12 h 39 min) à l'
ellipticité de l'orbite lunaire, K2 (11 h 58 min) à l'inclinaison de l'
écliptique et de l'orbite lunaire par rapport à l'équateur, O1 (25 h 49 min)
est la composante lunaire diurne principale et K1 (23 h 56 min) la
composante luni-solaire déclinationnelle.
Pas d'autre choses a dire, c'est bien mieux explique dans le texte
ci-dessous que je ne suis sans doute pas autorise a diffuser (copyright).
Ronan.
MARÉES OCÉANIQUES
Les marées océaniques correspondent aux oscillations du niveau de la mer et
au va-et-vient périodique des courants marins sous les effets de la Lune et
du Soleil. D'autres phénomènes naturels portent le nom de marées. Nous ne
parlerons pas ici des marées atmosphériques qui affectent notre atmosphère,
ni des marées terrestres qui déforment périodiquement notre planète au même
rythme que les marées océaniques (cf. MARÉES). La Terre n'est pas non plus
le seul astre dans l'Univers à subir des effets de marée. Ce phénomène est
une conséquence de la gravitation universelle: chaque fois que deux corps
célestes se trouvent dans une relative proximité, ils exercent l'un sur l'
autre des forces de gravitation différentielles analogues à celles qui
créent les marées sur notre planète.
La force génératrice des marées
Si la Terre était l'unique planète de l'Univers, la seule force
gravitationnelle qui s'y exercerait serait la gravité terrestre. La surface
libre d'équilibre des océans serait alors une surface perpendiculaire au
champ de la pesanteur. Cette surface sert de base de référence pour l'étude
des mouvements océaniques: on l'appelle géoïde , surface ne correspondant
pas à la figure de la sphère parfaite habituellement utilisée pour
visualiser notre planète (cf. GÉODÉSIE).
Mais la Terre n'est pas isolée dans le système solaire et dans l'Univers.
Elle est en mouvement par rapport à ses astres voisins, qui exercent sur
elle des forces d'attraction dépendant de leurs positions respectives. Ces
mouvements se déterminent en assimilant notre globe à un point matériel T
situé en son centre de gravité, affecté de toute la masse terrestre, et
auquel sont appliquées les forces exercées par ces astres. Pour un astre A,
il y a équilibre au point T entre la force centrifuge, accélération d'
inertie d'entraînement subie par la Terre dans son mouvement par rapport à
cet astre, et la force d'attraction exercée par celui-ci sur la Terre. Une
particule M quelconque attachée à la Terre subit cette même force
centrifuge, alors que la force d'attraction exercée par l'astre au point M
diffère légèrement en amplitude et en direction de celle exercée au point T.
La force génératrice des marées au point M associée à l'astre A résulte de l
'écart entre ces deux forces (fig. 1). Cette force différentielle est, pour
chaque astre, proportionnelle à sa masse mais inversement proportionnelle au
cube de sa distance. C'est ce qui explique qu'en fait seuls deux astres
exercent une influence appréciable sur la Terre en termes de marées: la
Lune, en raison de sa proximité de la Terre (distance moyenne 384 400 km,
pour une masse de 7,35 Z 1022 kg), et le Soleil, en raison de sa masse (1,99
Z 1030 kg, pour une distance moyenne de 149,5 Z 106 km). Tous les autres
corps célestes, trop éloignés ou de masse trop faible, ont des effets
négligeables. L'action de la Lune est deux fois plus importante que celle du
Soleil malgré la masse considérable de celui-ci, car l'effet de distance est
prépondérant. Ces forces différentielles créatrices des marées sont pourtant
infimes. Leur composante verticale ne modifie que très légèrement l'
intensité de la pesanteur, la variation est de l'ordre du dix millionième,
et leur composante horizontale en altère la direction, d'un angle de l'ordre
du centième de seconde sexagésimale. Ainsi des forces très faibles
conduisent à des variations du niveau de la mer parfois spectaculaires.
Au point P le plus près de l'astre A, cette force est dirigée vers A,
puisque l'attraction est plus forte qu'en T. À son antipode P', elle est
dirigée à l'opposé de A, car la force d'attraction est plus faible. Elle
tend partout à déplacer chaque particule de sa position d'équilibre, et
déforme donc la Terre qui prend la forme d'un ellipsoïde (celle d'un ballon
de rugby) pointé vers l'astre perturbateur. Si la Terre était uniformément
recouverte d'un seul océan et si les masses d'eau s'ajustaient
instantanément à ce champ de forces, le bourrelet associé aux effets de la
Lune serait de 36 cm d'amplitude dans la direction de l'astre et l'
écrasement de 18 cm dans la direction perpendiculaire (fig. 2).
Les cycles de la marée
Les mouvements de la Lune autour de la Terre sont journaliers: on s'
attendrait donc à ce que les marées aient un rythme diurne. C'est cette
forme en «ballon de rugby» qui permet de comprendre pourquoi on observe
généralement deux marées par jour (rythme semi-diurne). La Terre tourne sur
elle-même en vingt-quatre heures: chacun de ses points passe ainsi
successivement dans la direction de l'astre (pleine mer), à 900 (basse mer),
à l'opposé (pleine mer), puis à 2700 (basse mer), avant de se retrouver à
nouveau dans la direction de l'astre (nouvelle pleine mer). Simultanément,
pendant que la Terre effectue une rotation, la Lune elle-même se déplace sur
son orbite, d'environ 130: il faut ainsi vingt-quatre heures et cinquante
minutes pour que chaque point se retrouve, après un tour, à nouveau
exactement dans la direction de la Lune. D'où une période de la marée d'
environ douze heures et vingt-cinq minutes. Par ailleurs, le plan de l'
orbite lunaire n'est pas dans le plan de l'équateur terrestre. L'axe de
rotation de la Terre n'est donc pas exactement à 90o par rapport au grand
axe de l'ellipsoïde de déformation de la marée d'équilibre: il en résulte
une «inégalité diurne» dans l'amplitude de ces deux marées semi-diurnes
successives.
L'effet du Soleil s'ajoute à celui de la Lune. La Lune tourne autour de la
Terre en vingt-neuf jours et demi. La position relative de la Lune par
rapport au Soleil explique pourquoi l'amplitude de la marée varie de jour en
jour. Lorsque nous sommes en situation de pleine lune, ou de nouvelle lune,
les effets de la Lune et du Soleil s'ajoutent: l'amplitude de la marée est
donc grande, ce sont les vives eaux (fig. 3). Lorsque la Lune est à son
premier ou à son dernier quartier, les effets de la Lune et du Soleil se
contrarient: l'amplitude de la marée est plus faible, ce sont les mortes
eaux (fig. 4). Vives et mortes eaux alternent ainsi selon un rythme
semi-mensuel.
En fait, l'orbite lunaire est elliptique: la distance de la Terre à la Lune
varie donc au cours du mois lunaire (entre 356 400 km et 406 700 km). En
conséquence, on observe que l'amplitude de deux marées de vives eaux
consécutives varie légèrement d'une quinzaine à l'autre, suivant que la Lune
est à son apogée ou son périgée.
L'écliptique, plan de l'orbite annuelle de la Terre autour du Soleil, fait
un angle de 230 26' avec l'équateur. En période d'équinoxe (mars-avril et
septembre-octobre), le Soleil passe dans le plan de l'équateur: la
conjonction Terre-Lune-Soleil est alors optimale et conduit aux vives eaux
les plus fortes de l'année. Tous les quatre ans et demi, l'équinoxe coïncide
avec une position de la Lune au périgée en nouvelle ou pleine lune: cette
conjonction conduit aux très grandes marées, qualifiées communément de
«marées du siècle».
Enfin, l'orbite lunaire fait avec l'équateur un angle variant entre 280 30'
et 180 30', avec une périodicité de dix-huit ans et six mois: c'est là la
vraie période de la marée, temps au bout duquel elle se reproduit à l'
identique de ce qu'elle fut dix-huit ans et six mois plus tôt.
Les marées océaniques à la surface du globe
Si la mécanique céleste permet de déterminer analytiquement la force
génératrice des marées et de comprendre leur rythme au cours du temps, elle
ne suffit pas cependant pour déterminer l'amplitude réelle de la marée
océanique et expliquer son extrême variabilité à la surface de la Terre. En
effet, l'Océan ne répond pas de façon statique et instantanée aux
sollicitations astronomiques. Sa réponse est régie par les lois de la
mécanique des fluides. Elle est en outre compliquée par la forme des bassins
océaniques et les irrégularités de leur profondeur. L'étude théorique de ces
derniers n'a jamais permis d'aller au-delà de modèles schématiques
restreints à des bassins de formes géométriques simplifiées, typiquement des
bassins rectangulaires de profondeur constante. Toutefois, ces bassins sont
nécessairement tournants, pour prendre en compte les effets de la rotation
de la Terre et de la force de Coriolis (cf. CORIOLIS) qui, déviant les
masses d'eau dans leur mouvement vers la droite dans l'hémisphère Nord et
vers la gauche dans l'hémisphère Sud, jouent un rôle fondamental dans la
façon dont les ondes de marées se propagent dans les océans.
La connaissance des marées à partir de leur observation a posé jusqu'au
début des années 1990 des problèmes insurmontables. Leurs caractéristiques
sont en effet extrêmement complexes à l'échelle de la planète. Leur
amplitude varie de quelques centimètres, en certains points de l'Océan, à
plusieurs mètres, le long des côtes: quelques dizaines de centimètres dans l
'arc des Caraïbes et 18 mètres dans la baie de Fundy (sud-ouest du Canada),
moins d'un mètre à Christchurch en Angleterre et 15 mètres de l'autre côté
de la Manche dans la baie du Mont-Saint-Michel, etc. Autre source de
diversité, la pleine mer ne se produit jamais exactement au moment où la
Lune passe à la verticale de chaque point. Le déphasage peut atteindre de un
à deux jours: c'est ce qu'on appelle l'«âge de la marée». De plus, la marée
présente, suivant l'endroit considéré, des aspects très divers. Pour les
côtes européennes, nous observons deux marées par jour: la marée est
semi-diurne. En revanche, le long de certaines côtes du Pacifique ouest, on
observe, suivant l'endroit, des marées à inégalité diurne, des marées mixtes
ou des marées de type purement diurne. Ces exemples illustrent l'extrême
diversité de la réponse des différents bassins océaniques aux sollicitations
des forces génératrices luni-solaires des marées.
Cette diversité a rendu illusoire tout espoir d'établir une approche globale
à partir des procédés conventionnels d'enregistrement des hauteurs des
marées (les marégraphes). De plus, la modélisation numérique a longtemps
déçu, trop imprécise pour prendre en compte la complexité des mécanismes
physiques liés à la propagation et la dissipation des ondes de marées sur
les plateaux continentaux et dans les nombreuses mers littorales du monde
entier. Toutefois, grâce à l'altimétrie satellitaire et aux progrès de la
modélisation numérique, l'étude des marées a connu au cours des années 1990
une véritable révolution qui a permis de franchir un pas considérable dans
la connaissance du phénomène et sa description précise à l'échelle de la
planète.
Les marées océaniques et leur prédiction par la méthode harmonique
Depuis la fin du XIXe siècle, les services hydrographiques du monde entier
prédisent, et de façon fiable, les marées le long des côtes relevant de leur
responsabilité en utilisant la méthode harmonique . Cette méthode est la
suivante: la force génératrice des marées peut être développée en une suite
quasi illimitée de termes rigoureusement périodiques par rapport au temps. À
chaque fréquence de ce spectre correspond une marée partielle de même
période, appelée onde ou composante. Chacune de ces ondes a reçu un nom de
code: M2 (période 12 h 25 min) correspond à la marée due au mouvement moyen
apparent de la Lune, S2 (12 h) à celui du Soleil, N2 (12 h 39 min) à l'
ellipticité de l'orbite lunaire, K2 (11 h 58 min) à l'inclinaison de l'
écliptique et de l'orbite lunaire par rapport à l'équateur, O1 (25 h 49 min)
est la composante lunaire diurne principale et K1 (23 h 56 min) la
composante luni-solaire déclinationnelle. Le spectre des forces génératrices
est théoriquement infini, mais il est réduit dans la pratique à quelques
dizaines de composantes. La formule harmonique des marées se déduit du
développement de la force génératrice ainsi exprimée sous la forme d'une
somme d'ondes sinusoïdales dont les fréquences sont connues avec une très
grande précision (cf. MARÉES). Le véritable problème devient alors de
savoir, à l'endroit où l'on veut réaliser la prédiction, quelle est l'
amplitude de chaque composante et son déphasage par rapport au passage de l'
astre perturbateur. Jusqu'à très récemment, le seul moyen utilisé pour
déterminer ces paramètres était de disposer d'observations sur une durée
suffisante (minimum 15 jours, généralement 1 an). Ce fut le travail de
générations d'ingénieurs hydrographes d'installer et d'entretenir des
marégraphes le long des côtes. Mais on ne pouvait prédire la marée que là où
on l'avait observée, et dans son voisinage.
Des solutions globales pour les marées océaniques à la surface du globe
Il aura fallu attendre l'avènement d'une nouvelle technique d'observation, l
'altimétrie satellitaire , pour pouvoir enfin mesurer les caractéristiques
des marées sur l'Océan mondial. L'analyse des données de la mission
altimétrique franco-américaine Topex/Poséidon a établi, pour la première
fois en 1994, une cartographie des amplitudes et des phases de toutes les
composantes significatives des marées océaniques à l'échelle de notre
planète, avec une précision de quelques centimètres. Ces cartes
caractéristiques sont appelées cartes cotidales (en anglais, tidal
signifie «relatif à la marée» [tide ]). À titre d'exemples, les figures 5 et
6présentent respectivement les cartes cotidales de la composante lunaire
moyenne semi-diurne M2 et de la composante déclinationnelle diurne K1. L'
examen de ces cartes permet de mieux comprendre la diversité des
caractéristiques des marées, observées auparavant uniquement le long des
côtes. Sur la figure 5, l'amplitude de cette onde majeure semi-diurne M2 est
importante et dépasse 1 mètre dans tous les bassins: c'est nettement plus
que le total de 54 centimètres associés à la réponse statique en forme de
«ballon de rugby» (fig. 2).
Cette amplification est due à la configuration des bassins océaniques, qui
favorise la réponse résonnante des océans aux composantes semi-diurnes des
forces génératrices. Dans l'Atlantique nord, par exemple, on peut noter la
présence d'un point où l'amplitude est nulle, appelé «point amphidromique».
On constate que les lignes d'égales phases, le long desquelles la pleine mer
se produit au même instant, convergent vers ce point. En suivant la
progression croissante des lignes d'égale phase, on peut voir comment la
marée se propage dans l'Atlantique nord, en tournant autour de ce point,
dans le sens rétrograde. Elle remonte ainsi de l'Afrique vers l'Espagne,
longe ensuite le rebord du plateau continental européen, puis les côtes du
Groenland, pour traverser l'Atlantique d'ouest en est à la latitude de 600.
Cette propagation enroulée autour d'un point amphidromique est une
conséquence de l'effet de la force de Coriolis. De tels points
amphidromiques sont distribués régulièrement dans chacun des bassins. Sur la
figure 5, on peut remarquer aussi la particularité de l'océan Indien, où la
marée M2 est maximale en son centre; cette zone est qualifiée d'
«anti-amphidromique». La figure 6est la carte cotidale de l'onde diurne K1.
Le nombre de points amphidromiques y est diminué de moitié. La distance
entre deux points amphidromiques est en effet proportionnelle à la longueur
d'onde caractéristique de chaque composante. Or cette longueur d'onde est
elle-même proportionnelle à la période de l'onde. Elle est donc deux fois
plus grande pour K1, de période 23 h 56 min, que pour l'onde M2, de période
12 h 25 min. On observe en particulier sur la figure 6que l'amplitude de K1
est très faible dans l'Atlantique (moins de 10 cm): la raison en est que ce
bassin est trop petit pour que l'onde diurne excitée par les forces
luni-solaires puisse s'y développer. Les dimensions de l'océan Pacifique, en
revanche, sont suffisantes pour favoriser une réponse résonnante qui conduit
à une amplification de l'onde K1 le long de la périphérie de ce bassin, de
la Californie jusqu'aux détroits indonésiens. C'est ce qui explique l'
existence des marées mixtes et des marées diurnes. Une autre caractéristique
remarquable des ondes diurnes, (fig. 5), est l'existence d'une onde dite «de
Kelvin», s'appuyant le long de la côte antarctique et tournant d'est en
ouest autour de ce continent.
La propagation de l'énergie des marées océaniques
Comment l'énergie des marées se propage-t-elle et se dissipe-t-elle à la
surface des océans? C'est un problème encore mal résolu. Cette dissipation
contribue au ralentissement de la vitesse de rotation de la Terre, de 16
secondes par million d'années, et à l'éloignement de la Lune de la Terre, de
3,8 cm par an. L'analyse des solutions obtenues depuis le milieu des années
1990 permet d'un peu mieux comprendre comment cette énergie est introduite
dans l'océan et de préciser où elle se dissipe. Pour l'onde principale M2, l
'apport d'énergie à l'échelle de l'Océan global est de 2 400 gigawatts. À
titre de comparaison, l'usine marémotrice de la Rance, en Bretagne, est
équipée de vingt-quatre groupes de 10 mégawatts: c'est 1/10 000 de l'énergie
de la marée M2 à l'échelle de la planète. Cette énergie est dissipée
principalement par frottement des courants de marées sur le fond des océans
et surtout sur les plateaux continentaux et dans les zones littorales. Les
cartes cotidales ont permis de faire des découvertes assez surprenantes: il
semblerait que 40 p. 100 de toute l'énergie de l'onde M2 soit dissipée dans
l'Atlantique nord, et qu'une part de cette énergie vienne de l'océan Indien
et de l'Atlantique sud. De même, l'énergie dissipée sur le plateau de
Patagonie, une des zones de dissipation majeure de l'Océan mondial, vient de
l'ouest du Pacifique équatorial et transite donc par le détroit de Drake, au
sud de l'Amérique du Sud. Il faut reconnaître cependant qu'il existe encore
sur ces questions de nombreuses incertitudes. On pense en particulier qu'une
part de cette énergie pourrait être dissipée non pas par frottement des
courants sur le fond, mais par déferlement des ondes internes qui se
propagent à l'intérieur des océans, engendrées par l'interaction de la marée
avec les montagnes sous-marines et les rebords des plateaux continentaux. L'
étude des marées est un domaine de recherche en pleine activité.
"MPA" <marie-pierre.audiau@wanadoo.fr> wrote in message
news:3DE75FBF.4020000@wanadoo.fr...
> Je recherche des informations sur le phénomène des marées.
> Plus particulièrement, je voudrais savoir pourquoi une marées est plus
> forte dans une baie ( dans le cas du Mont Saint Michel par exemple ) et
> à l'opposé, pourquoi il n'y a pratiquement pas de marée en Mer
> Méditerranée ?
> J'ai déjà été voir de nombreux sites mais je ne les trouve pas assez
> précis car ils ne font qu'une présentation générale.
> Je vous remercie d'avance de m'aider dans ma recherche
>
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