2.1°) un phénomène astronomique dû aux interactions gravitationnelles de la Lune et du Soleil

2.2°) un phénomène qui est aussi dû à la force centrifuge de la Terre

2.3°) les forces engendrant les marées: la théorie statique

2.4°) échec de la théorie statique

2.5°) la périodicité des marées

2.1°) un phénomène astronomique dû aux interactions gravitationnelles

Newton a démontrer dans sa loi universelle de la gravitation que deux corps distant exerce l'un sur l'autre une force d'attraction dirigée vers l'autre corps. Dans le système solaire toutes les planètes sont soumises à l'attraction gravitationnelle du soleil de part sa taille et sa masse. L'eau de la Terre étant une masse, est attirée par cet astre. La Lune interagie sur l'eau de la Terre par sa faible distance de celle-ci. Les autres planètes étant éloigné de la Terre et de faibles masses par rapport au soleil, elles n'interagissent pas sur l'eau terrestre.

L'attraction de la Lune se manifeste de façon visible sur tous les corps déformables dont l'eau. Là où l'attraction est la plus forte, l'eau va s'accumuler en bourrelet, c'est à dire le point de la Terre situé le plus près de la Lune. Celui-ci est appelé zénithal, car il a l'astre attracteur à son zénith.

2.2°) un phénomène qui est aussi dû à la force centrifuge de la Terre

La force centrifuge est dû à la rotation de la Terre autour du centre de gravité du système Terre-Soleil sur son orbite combinée avec la rotation de la Terre autour du centre de gravité du système Terre-Astre. En effet, la Terre, en tournant autour du Soleil, créer une force appelée la force centrifuge. Cette force est aussi une des causes de la présence des marées sur le globe terrestre.

La force centrifuge est constante sur toute la surface du globe et est dirigée dans le sens inverse de l'astre attracteur. Le système Terre-Lune possède un centre de gravité se trouvant à l'intérieur même de la Terre (voir calcul ci-dessous). La force centrifuge est créée par la rotation de la Terre autour de ce centre de gravité. La Terre étant un corps à répartition sphérique de masse. Ici, elle est représenté par un vecteur (Fg) qui repousse la surface de la Terre; cette force est visible sur les corps déformables comme l'eau. Celle-ci va, sous l'effet de cette force, s'accumuler en bourrelet en un point opposé à l'astre attracteur (la Lune). Ce point est diamétralement opposé à la Lune est appelé ,le point nadiral, car il à la Lune à son nadir.

Nadir: Point de la sphère céleste représentatif de la direction verticale descendante en un point donné par opposition du zénith.

Masse terre(MT)=6.10^21 tonnes=6.10^24kg

Masse soleil(MS)=3.10^5MT

Masse lune(ML)=MT/81

distance Terre-Lune=384400km

distance Terre-Soleil=15.10^7km

I est le centre de gravité du système terre-Lune, c'est donc le barycentre de (L;1) et (T;81), il existe car 81+1 =82 et 82 est différent de 0

I barycentre de (L;1) et (T;81) équivaut à pour tout point M tels que:

 

2.3°) calcul des forces engendrant les marées: la théorie statique.

 Nous allons partir d'une hypothèse simplifiant les calculs et l'approche du phénomène. On suppose que la Terre est une sphère de rayon 6400km et entièrement recouverte d'une couche d'eau liquide de même hauteur partout, en plus nous considérons que la terre est immobile et l'on ne prend pas en compte le mouvement des particules. Soit un plan P coupant la Terre en deux hémisphères et passant par les pôles. On obtient alors un plan de travail étant un cercle de rayon 6400km. Grâce à cette représentation, dite de proctor on peut arriver à déterminer les différents types de marées, déjà observer et la force génératrice des marées. Cette règle donne la la direction et le module relatif de la force génératrice en tout point M de la Terre. Les différents types de marées (diurne, semi-diurne) trouvent leur origine dans les variations de la force génératrice, en fonction de la latitude a de l'observateur M et la déclinaison d de l'astre (l'angle entre sa direction et l'équateur) quand la Terre tourne sur elle-même. La construction est simple. Le point P est la projection de M sur la direction de l'astre (d) qui passe par le centre de la Terre T. D'après des considérations géométriques et en supposant que la distance de l'astre (la Lune ou le Soleil) est suffisament grande pour que sa direction soit considérée comme fixe vue de tout point de la Terre, le point F se positionne sur cette même droite de telle sorte que TF= 3TP. Le vecteur MF représente la force génératrice Fm de la marée au poin M. Lorsque la Terre tourne sur elle-même, le point M passe par les points M1, M2, M3 à différents moments d'une journée (M1 et M3 sont par exemple décalés de 12 heures).

 

a) Marée semi-diurne pure:

b) marée diurne pure:

c) marée semi-diurne à inégalité diurne:

La force génératrice FM est maximale quand M se situe en M1. Quand la Terre tourne sur elle-même, Fm diminue. Elle est minimale en M=M2 (Fm est dirigée vers T), puis augmente à nouveau pour atteindre un deuxième maximum secondaire (en M3). Fm décroît ensuite jusqu'au minimum M2, et augmente jusqu'à la position M1 initiale. Au final, en 24 heures, FL présente deux maxima d'amplitude différente:la marée est de type semi-diurne à inégalité diurne. C'est le cas dans les zones géographiques situées hors de l'équateur, à une latitude telle que la somme de la latitude et de la déclinaison soient inférieures à 90 degrés.

2.4°) échec de la théorie statique.

D'après cette théorie (après calculs que nous n'avons pas fait), la variation de hauteur du niveau de la mer serait au maximum de 35 cm, on est très loin des 15m constaté au mont Saint Michel. Cette théorie contredit totalement les lois de la mécanique des fluides, entre autre. Mais de plus, cette théorie néglige l'existence des continents et ne tient pas compte du fait que la surface des mers n'est pas sans aspérités et parfaitement sphérique. Cette théorie ne peut qu'au mieux donner l'allure générale du phénomène.

2.5°) la périodicité des marées.

On peut dire que le phénomène des marées se reproduit à peu près identique à lui-même tous les 18 ans environ, plus précisement au bout de 223 lunaisons:c'est une période chaldéenne. Ceci est du aux périodes de lunaisons des différents astres générant la marée. On peut aussi considérer que la marée est un phénomène périodique puisqu'elle arrive toutes les 12heures50minutes, mais on ne peut pas dire que l'amplitude des marées soit périodique car lorsque l'on regarde un marégramme on s'aperçoit que l'amplitude de la marée n'est pas toujours la même au bout d'une période T.