Les marées ont causé bien des problèmes au cours du premier quart de ce millénaire. Pendant les périodes de marée haute, les zones de basse altitude qui bordent l’océan sont désormais inondées bien plus souvent qu’auparavant. Entre 2000 et 2017, la fréquence moyenne des « inondations à marée haute » aux États-Unis a augmenté de 50 %. Les inondations de ce type bloquent les routes, endommagent les infrastructures et refoulent les égouts pluviaux.
Environ 37 pour cent de la population mondiale vit à moins de 100 kilomètres d’un littoral. Les récentes tendances en matière d'inondations doivent inciter un grand nombre de personnes à s'interroger sur la science des marées. Qu'est-ce qui cause les marées ? Pourquoi certaines zones subissent-elles des marées plus spectaculaires que d’autres ? Et pourquoi le niveau de la mer ne peut-il pas rester constant partout et tout le temps ? Ici, nous examinons la physique et les particularités des marées de la planète Terre.
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Consultez le schéma ci-dessous. Sur la photo, vous remarquerez que notre planète est assise à l’intérieur d’une goutte d’eau océanique qui a la forme d’un ballon de rugby. Il y a un renflement dans l'océan de chaque côté de la planète. Observez qu'un renflement dépasse de la moitié du globe qui fait face à la Lune tandis que l'autre est situé à l'extrémité opposée de la Terre.
Pourquoi ces renflements existent-ils ? En un mot, ils sont principalement causés par l'attraction gravitationnelle de la Lune sur la Terre.
Cette force peut avoir deux composantes distinctes. Il peut attirer la matière « verticalement », c'est-à-dire perpendiculairement à la surface de la Terre. Et il peut également tirer les choses "horizontalement", c'est-à-dire dans une direction parallèle à la face de notre planète.
Or, l’endroit du globe qui se trouve juste sous la lune à un moment donné est appelé le point sublunaire. Pendant ce temps, l'endroit de l'autre côté de notre planète qui est directement opposé au point sublunaire est connu sous le nom de point antipodal.
Ce n’est pas une coïncidence si les renflements océaniques sont les plus élevés juste au-dessus de ces deux endroits. Au point sublunaire et au point antipodal, l'attraction gravitationnelle de la Lune n'a pas de composante horizontale – quelque chose qui manque également aux deux coins du monde situés à 90 degrés de ces points.
Ces quatre domaines sont uniques à cet égard ; tout autre endroit sur Terre subit une force horizontale qui pousse les molécules d'eau dans l'océan soit vers le point sublunaire (où la force gravitationnelle de la lune est la plus forte), soit vers le point antipodal (où l'attraction gravitationnelle de la lune est la plus faible). C'est pourquoi l'océan se gonfle au-dessus de ces deux zones.
Toutes les 24 heures, la Terre effectue une rotation complète autour de son axe. À mesure que la Terre tourne, n'importe quel point donné de la surface de la planète (comme, par exemple, Long Island ou l'Australie) passera à travers ces deux renflements océaniques.
Ainsi, dans la plupart des régions, lorsque votre maison se trouve directement sous un renflement, la marée locale devrait être haute. Mais à mesure qu’elle pénètre dans l’espace entre les renflements, la marée dans votre région devrait diminuer. Ce n'est pas toujours le cas, comme vous l'apprendrez dans un instant.
Pour l’instant, parlons d’un autre facteur qui influence nos marées. Le soleil exerce également une attraction gravitationnelle sur les océans, mais comme notre compagnon solaire est plus éloigné, ses effets sur les marées sont moins prononcés que ceux de la lune. Pourtant, la grosse boule de gaz et de plasma renforce régulièrement les renflements de marée.
"Les marées sont [à leur] plus grande... lorsque le soleil et la lune s'alignent", explique Duncan Agnew, géophysicien à l'Université de Californie à San Diego, dans un e-mail.
Il note que cela se produit pendant deux phases lunaires distinctes :les pleines lunes et les nouvelles lunes, ce qui entraîne des marées de grande taille appelées marées de printemps. (Notez que le nom n'a rien à voir avec la saison printanière ; en effet, les marées printanières se produisent tout au long de l'année.)
Pendant les marées de printemps, les marées hautes et basses sont plus extrêmes :les marées « hautes » sont très hautes et les marées « basses » sont inhabituellement basses.
Il y a des marées moins extrêmes lorsque le soleil et la lune sont perpendiculaires l'un à l'autre (par rapport à la Terre). Un tel arrangement produira ce qu’on appelle des marées de morte-eau. Une marée morte est une période pendant laquelle la différence entre les marées hautes et basses est minime.
Préparez-vous :les choses sont sur le point de devenir encore plus complexes. La Terre est peut-être une « planète bleue », mais 29 % de la surface de notre planète est couverte de terres émergées. Les criques, falaises et autres caractéristiques géographiques peuvent également interférer avec les marées, les intensifiant dans certaines régions et les affaiblissant dans d'autres.
La plupart des zones côtières reçoivent deux marées hautes par jour, avec une nouvelle toutes les 12 heures et 25 minutes. Pourtant, les exceptions à la règle ne sont pas difficiles à trouver. "Les marées océaniques sont un processus complexe dans lequel la force de marée agit sur l'eau qui est, pour ainsi dire, également libre de se déplacer dans les bassins océaniques", explique Agnew.
De nombreuses plages du golfe du Mexique ne reçoivent qu'une seule marée haute par jour, conséquence d'un débit d'eau restreint. En Nouvelle-Écosse, l'eau qui pénètre dans la baie de Fundy en forme de V est poussée vers le haut à mesure qu'elle se déplace vers l'intérieur des terres. Cela se traduit par d'énormes disparités de hauteur entre les marées basses et hautes, appelées marées de masquage.
Maintenant, c'est intéressantLes marées peuvent être utilisées comme source d’énergie renouvelable. La centrale marémotrice de la Rance en Bretagne, en France, utilise les marées de la Manche pour produire de l'électricité depuis 1966. Une installation plus grande de ce type a ensuite été construite en Corée du Sud.
