Marées et dynamique des marées

L'attraction gravitationnelle de la Lune et du Soleil engendre un rythme prévisible de montées et de descentes du niveau de la mer, mais c'est la configuration des bassins océaniques et la rotation de la Terre qui transforment cette force motrice en la riche diversité de marées observées sur les côtes.

Definition

Les marées sont l'élévation et l'abaissement périodiques du niveau de la mer causés par l'attraction gravitationnelle de la Lune et du Soleil, combinée à la rotation de la Terre ; la dynamique des marées est l'étude de la manière dont ces forces entraînent le mouvement de l'océan.

Scope

Ce sujet aborde l'origine gravitationnelle des forces génératrices de marée, les théories de l'équilibre et dynamique des marées, les constituants harmoniques utilisés pour la prédiction des marées, la formation des systèmes de marée rotatifs (amphidromies) dans les bassins océaniques, l'amplification des marées dans les mers peu profondes, et les courants de marée qui en résultent.

Core questions

• Quelles forces gravitationnelles génèrent les marées ?
• Pourquoi la théorie de l'équilibre ne parvient-elle pas à prédire les marées réelles, et qu'apporte la théorie dynamique ?
• Comment les marées sont-elles prédites à partir des constituants harmoniques ?
• Pourquoi l'amplitude et le moment des marées varient-ils autant d'un endroit à l'autre ?

Key theories

Force génératrice de marée et marée d'équilibre

La différence entre l'attraction gravitationnelle de la Lune et du Soleil à travers la Terre et l'accélération orbitale produit des forces génératrices de marée, dont la réponse idéalisée est la marée d'équilibre.

Théorie dynamique et systèmes amphidromiques

Parce que l'océan ne peut pas réagir instantanément, les marées se propagent sous forme d'ondes qui, déviées par la force de Coriolis et contraintes par les bassins, tournent autour de points amphidromiques d'amplitude quasi nulle.

Mechanisms

La Lune et le Soleil exercent des forces gravitationnelles qui varient à la surface de la Terre, produisant des bourrelets de marée ; tandis que la Terre tourne et que les corps célestes orbitent, ces forces génèrent des ondes de marée qui se propagent à travers les bassins océaniques. Contraintes par les littoraux et déviées par la force de Coriolis, les ondes forment des systèmes amphidromiques rotatifs, et dans les mers peu profondes et les baies, la résonance peut amplifier considérablement l'amplitude.

Clinical relevance

La prédiction des marées est essentielle pour la navigation, les opérations portuaires et l'ingénierie côtière ; les courants de marée dispersent les polluants et les nutriments, favorisent le mélange, transportent de l'énergie qui peut être exploitée pour la production d'électricité, et se combinent avec les ondes de tempête pour déterminer le risque d'inondation côtière.

History

Newton a expliqué la force génératrice de marée et la marée d'équilibre ; Laplace a formulé les équations dynamiques des marées, George Darwin a développé l'analyse harmonique, et Kelvin (William Thomson) a construit les premières machines à prédire les marées, établissant ainsi la prédiction précise des marées encore utilisée aujourd'hui.

Key figures

• Isaac Newton
• Pierre-Simon Laplace
• George Darwin
• William Thomson

Seminal works

• pughWoodworth2014
• pinet2019

Frequently asked questions

Pourquoi y a-t-il généralement deux marées hautes par jour ?

Les forces génératrices de marée créent des bourrelets d'eau à la fois sur le côté de la Terre faisant face à la Lune et sur le côté opposé ; ainsi, à mesure que la planète tourne, la plupart des côtes connaissent généralement deux marées hautes et deux marées basses chaque jour.

Qu'est-ce qui cause les marées de vive-eau et de morte-eau ?

Lorsque le Soleil et la Lune s'alignent, leurs forces de marée s'additionnent pour donner de grandes marées de vive-eau ; lorsqu'ils sont à angle droit, les forces s'annulent partiellement pour donner des marées de morte-eau plus petites, avec un cycle d'environ toutes les deux semaines.