Les marées

Ken Tapping, le 13 août 2014

Dans le ciel cette semaine…

  • Vénus brille de tous ses feux dans le ciel au petit matin.
  • On peut voir Saturne au sud-ouest en soirée et Mars, un peu plus à l'ouest et un peu plus bas.
  • La Lune sera pleine le 10.
  • Ne manquez pas les Perséides dans la nuit du 12 août.

Les marées excitent la curiosité de tous ceux et celles qui fréquentent le bord de la mer. Deux fois par jour, la marée monte et redescend, recouvrant la plage et les rochers et déposant de nouveaux objets qui feront le bonheur des ramasseurs d'épaves. Parfois, des créatures marines qui vivent sous l'eau s'y échouent. Nous savons que les marées sont causées par l'action du Soleil et de la Lune, mais une explication aussi courte ne rend pas justice à la complexité des phénomènes en jeu.

Lorsqu'on négocie une courbe à bord d'un véhicule ou qu'on file dans un manège qui tourne ou qui zigzague à vive allure, une force, appelée communément « force centrifuge », nous pousse vers l'extérieur. En fait, il ne s'agit pas d'une force à proprement parler : c'est plutôt l'inertie du corps qui résiste au mouvement. L'utilisation du terme simplifie toutefois la discussion.

On pense souvent que c'est la Lune qui orbite autour de la Terre. En fait, les deux corps orbitent autour de leur centre de gravité commun. Imaginez le point d'équilibre d'un haltère dont l'un des poids est 81 fois plus lourd que l'autre. Pour qu'un objet en orbite le demeure, il doit y avoir équilibre entre la force gravitationnelle qui le tire vers le centre et la force centrifuge qui le pousse vers l'extérieur. Ce point d'équilibre n'est atteint qu'au centre de l'objet.

Comme la Terre est formée d'éléments qui tiennent plus ou moins ensemble et orbite comme un corps unifié, l'hémisphère qui fait face à la Lune se déplace trop lentement pour que la force centrifuge compense la force gravitationnelle exercée par notre satellite, légèrement plus forte, qui soulève les océans de ce côté pour former une bosse. La croûte terrestre se déforme également, mais dans une moindre mesure. L'autre face de la Terre tourne au contraire trop rapidement pour maintenir l'orbite, la force centrifuge étant plus forte que la force gravitationnelle, ce qui produit un renflement des océans de ce côté-là également.

Comme les deux renflements sont diamétralement opposés, la Terre demeure plus ou moins alignée avec la Lune, qui orbite autour de notre planète en 29 jours. Comme la Terre tourne sur elle-même en 24 heures, chaque point à sa surface, à l'exception des pôles, passe deux fois par jour aux points de renflement des océans, qui correspondent aux zones de marée haute. Évidemment, les choses se compliquent en raison du choc entre la masse d'eau et la croûte terrestre et de la friction exercée par le fond des océans. Dans les faits, la rotation de la Terre pousse le renflement des océans vers l'avant, lui imprimant un léger décalage par rapport à l'axe Terre-Lune. La résistance qu'oppose la masse d'eau au mouvement de rotation et la résistance de l'écorce terrestre au pétrissage induit par l'attraction lunaire a pour effet de ralentir la rotation terrestre et d'allonger le jour d'un millième de seconde par siècle.

Si vous faites tournoyer une balle retenue par une corde élastique d'environ deux mètres, vous constaterez qu'il se produit un phénomène étrange. Avant de procéder à cette expérience toutefois, assurez-vous d'être à l'extérieur, loin de tout objet fragile, et de porter des lunettes de sécurité. Une fois la balle en mouvement, essayez d'accélérer sa vitesse de rotation. Vous constaterez alors que votre main n'est plus exactement dans l'axe de votre corps et de la balle, mais qu'elle est légèrement en avance, de sorte qu'une partie de la force exercée sert à accélérer la balle, mais au lieu que celle-ci accélère, l'élastique se détend et la balle s'éloigne et ralentit. La même chose se produit pour la Terre : lorsque la rotation de notre planète pousse vers l'avant le renflement de l'océan sur la face opposée à la Lune, la force exercée a pour effet d'éloigner la Lune d'environ quatre centimètres par année.

À l'heure actuelle, la Lune occupe de notre point de vue la même superficie que le Soleil dans le ciel, si bien que lorsqu'elle s'insère entre le Soleil et la Terre, elle occulte parfaitement le disque solaire. Un jour viendra cependant où la Lune se sera trop éloignée pour couvrir totalement le Soleil. Profitez donc des éclipses solaires pendant qu'il est encore temps.

Ken Tapping est astronome à l'Observatoire de radio-astrophysique du Conseil national de recherches du Canada, à Penticton (C.-B.) V2A 6J9.

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