Par Chris Deziel, mis à jour le 24 mars 2022
Yinwei Liu/Moment/GettyImages
Depuis les premiers jours de l’observation humaine, les hommes ont lié le mouvement de la lune aux rythmes de montée et de descente de l’océan. C'est Isaac Newton qui a expliqué mathématiquement cette relation, révélant que les marées sont principalement un produit de la gravité.
La gravité est le principal moteur des marées, mais la propre rotation de la Terre ajoute une composante centrifuge cruciale. Lorsque la planète tourne, l’eau est poussée vers l’extérieur, de la même manière que l’eau s’éloigne d’un arroseur en rotation. La gravité terrestre empêche l'eau de s'échapper dans l'espace.
Lorsque la force centrifuge interagit avec les attractions gravitationnelles de la Lune et du Soleil, des marées hautes et basses émergent. Cette interaction est la raison pour laquelle la plupart des zones côtières connaissent deux marées hautes chaque jour.
La loi de la gravitation de Newton stipule que la force entre deux masses est proportionnelle à leurs masses et inversement proportionnelle au carré de leur distance :
F =Gm₁m₂/d²
Bien que le Soleil soit environ 27 millions de fois plus massif que la Lune, il en est environ 400 fois plus éloigné. Lorsque les deux effets sont pris en compte, l’attraction gravitationnelle de la Lune sur la Terre est environ deux fois supérieure à celle du Soleil.
Lors d'une nouvelle lune, le soleil et la lune s'alignent du même côté de la Terre, amplifiant leur attraction combinée et produisant les marées les plus hautes du mois, appelées marées de vive-eau. En revanche, une pleine lune place le soleil et la lune sur des côtés opposés, réduisant légèrement l'amplitude des marées.
La Terre et la Lune gravitent autour d'un centre de masse commun, le barycentre, situé à environ 1 719 km sous la surface de la Terre. Cette orbite mutuelle génère un effet centrifuge supplémentaire, un peu comme une balle sur une courte corde qui tourne sur elle-même.
Les forces combinées créent un renflement permanent dans les océans. En tout point de la Terre, le régime des marées peut être résumé comme suit :
Le mouvement moyen de la lune de 13,2° par jour signifie que la première marée haute se déplace environ 50 minutes plus tard chaque jour.
Bien que l’effet de marée du soleil soit environ deux fois moins fort que celui de la lune, il est essentiel pour des prévisions précises des marées. En visualisant les forces sous forme de « bulles » qui se chevauchent, la bulle de la lune est deux fois celle du soleil. Ces bulles interfèrent, s'amplifient parfois et s'annulent parfois, façonnant le modèle de marée final.
Les marées réelles diffèrent de la bulle idéalisée car la Terre n’est pas un globe aquatique parfait. Les masses terrestres confinent l'eau dans des bassins et des facteurs tels que le vent, la profondeur de l'eau, la forme du littoral et l'effet Coriolis modifient davantage le comportement des marées.
En conséquence, de nombreuses côtes de l'Atlantique connaissent deux marées hautes par jour, alors que de nombreuses régions du Pacifique n'en connaissent qu'une.
Le flux et le reflux réguliers des marées remodèlent les côtes, déplaçant les sédiments et modifiant continuellement les rivages. Les organismes marins ont évolué pour prospérer dans ces conditions prévisibles, et les activités humaines telles que la pêche se sont depuis longtemps adaptées au cycle des marées.
Les marées représentent également une puissante source d’énergie renouvelable. Les appareils qui exploitent le mouvement des marées, soit par le biais de turbines dans les zones de marée, soit de barrages qui compriment l'air avec le débit d'eau, peuvent produire une quantité importante d'électricité. L'eau étant bien plus dense que l'air, les turbines marémotrices peuvent produire beaucoup plus d'énergie que les éoliennes de taille comparable.