1°)LES MAREES UN PHENOMENE GEOLOGIQUE

 

1.1°) définition des marées

1.2°) le cycle des marées

1.3°) les différentes marées

1.4°) les coefficients de marée

 
1°) Qu'est-ce qu'une marée?

 

Définition (du petit Robert): Mouvement journalier d'oscillation de la mer dont le niveau monte et descend alternativement en un même lieu, provoqué par l'attraction de la Lune et du Soleil.

Définition (du petit Larousse grand format): mouvement oscillatoire du niveau de la mer, dû à l'attraction de la Lune et du Soleil sur la masse d'eau des océans.

Définition (du SHOM): La marée est la variation du niveau de la mer due à l'action gravitationnelle de la Lune et du Soleil, astres dont les mouvements peuvent être calculés avec précision sur des périodes de plusieurs centaines, voire de plusieurs milliers d'années. L'un des buts principaux de l'étude des marées est la recherche des relations existant entre le mouvement des astres et la réponse des océans à l'action de ces forces gravitationnelles afin d'établir des formules de prédiction. A ces mouvements d'allure régulière se superposent des variations de hauteur d'eau d'origine météorologique, appelées surcotes-décotes, dont l'étude relève essentiellement de méthodes statistiques. Les surcotes-décotes, différence entre les hauteurs d'eau observées et la marée prédite, ne font pas partie de la marée à proprement parler. Il est cependant légitime de s'y intéresser car leur étude permet d'obtenir des résultats importants dans de nombreux domaines (navigation, hydrographie, aménagements portuaires, études climatiques).

 

2°) Le cycle des marées

 

1- La marée se décale de 50 minutes tous les jours:

Le cycle se répète en fait toutes les 12h25min, ce qui provoque un retard de 50 min tous les jours. Cela s'explique car pendant que la Terre fait un tour sur elle-même alors la Lune tourne aussi un peu, de 1/28 de tour. La Lune se retrouve donc exactement au-dessus du même point, un peu plus tard soit en 24h50min et 28 secondes.

2-la marée semi-diurne:

La composante semi-diurne est liée à la rotation de la Lune autour de la Terre. Semi-diurne signifiant deux hautes mers et deux basses mers en 24h50min.

Le bourrelet (bleu foncé) est constamment dirigé vers la Lune. A cause de la rotation de la Terre sur elle même il semble tourner. Le trait jaune représente la hauteur d'eau en un point fixe : il oscille bien deux fois par jour.

L'effet principal de la Lune est donc de créer une marée semi-diurne.(provenant du site ifremer)

3-apparition de la composante diurne:

Les pleines-mer sont alternativement forte et faible, ce qui créer une composante diurne à la marée; diurne signifiant une haute et une basse mer toutes les 24h50min. Par exemple, à Brest, cette composante est très faible de sorte qu'il n'y a pas de grosses différences entre la pleine-mer du matin et celle du soir, cela n'est pas vrai partout. Il existe des endroits où la marée est essentiellement diurne et d'autre où elle est tantôt diurne, tantôt semi-diurne: mixtes.
 

La Lune n'étant en général pas dans le plan équatorial, les deux bourrelets ne sont pas symétriques. Le bourrelet situé au nadir est plus faible que celui au zénith. Les pleines-mer sont alternativement forte et faible ce qui crée une composante diurne à la marée.

 

4-Variations plus lentes des marées:

Au cours d'un cycle annuel, l'axe de rotation de la Terre sur elle-même oscille par rapport au plan de l'écliptique. Lorsque la Terre, la Lune et le Soleil sont dans le même plan (équinoxe) les effets combinés de la Lune et du Soleil sont les plus important créant de forts coefficients. coefficient de marée: grandeur permettant de comparer l'intensité des marées d'un port à l'autre. Varie entre 20 et 120. Ce coefficient, pourtant très pratique, n'est utilisé qu'en France.

 

 3°) les différentes marées

 3.1) problématique: existe-t-il différentes marées?

3.2) hypothèse: les différentes marées (se distinguant par leur force et leur intensité) seraient dû aux positions des astres, Lune, Soleil et Terre.

3.3) il existe différents appareils pour mesurer la marée, ils se classent dans deux catégories: observations ponctuelles et observations en continu.

_observations ponctuelles:

 

Grâce à ce simple système, on peut mesurer la hauteur de la mer. le niveau d'eau est lu au centimètre près, ces échelles ne peuvent être placées seulement dans des ports contre les quais ou contre un échafaudage. Il est impossible d'avoir une lecture en continu dû aux clapots (vagues).

 

 

C'est un ruban au bout de duquel est placé une sonde, il est enroulé autour d'un touret. Lorsqu'on le met dans l'eau la sonde s'allume, on lit alors la graduation sur le ruban. Il sert seulement de contrôle ponctuel et de rattachement a des marégraphes analogiques.

_observations en continu:

 

Ce sont essentiellement des marégraphes à flotteurs qui sont très répandus. L'enregistrement s'appelle marégramme.

 

maréegramme (abscisse en heures et ordonnée en mètres)

 

Il en existe deux types: les marées à capteur de pression et les Marégraphes Côtiers Numériques (MCN).

marégraphe à capteur de pression

C'est un appareil immergé placé en général au fond de l'eau dans des cages lestées. Le capteur de pression est constitué d'un quartz dont la fréquence est propre et qui varie en fonction de la pression et de la température interne s'exerçant sur lui-même. La pression que subissent les capteurs est la somme de la pression atmosphérique et de la pression due à la ma rée observée. La valeur de fréquence émise par le quartz est traduite en une valeur de pression.

MCN

Un transducteur ultrasonore,placé au dessus de la surface de l'eau, émet des ultra-sons et des capteurs détectent le signal réfléchi et le temps écoulé entre l'émission et la réception des signaux nous indiquent la hauteur L. La variation de cette hauteur d'eau indique directement la marée.

 

Cette technique utilise les nouvelles technologies dont la géodésie spatiale.

3.4)Observations et analyses obtenues grâce à ces éléments.

dans cette partie, on traitera le sujet par rapport à un seul port français, celui de Brest.

On observe à certaines périodes en comparant un calendrier des marées et un calendrier lunaire que l'intensité des marées subit de grands changements. Les marées les plus grandes correspondent aux périodes de pleine et de nouvelle lune. Les plus faibles marées correspondent aux périodes du premier et du dernier quartier.

calendrier des coefficients des marées de janvier 2001

calendrier des phases de la Lune en 2001

schéma explicatif

Il y a apparition des mortes eaux et des vives eaux.

vives-eaux: période pendant laquelle le marnage passe par un maximum, après une syzygie.

morte-eaux: période pendant laquelle le marnage passe par un minimum, après une quadrature.

marnage: différence de hauteur entre une basse-mer et une pleine mer successive.

syzygie: position qu'occupe la lune en conjonction ou en opposition avec le Soleil (terme général pour Nouvelle Lune et Pleine Lune).

quadrature: position de la Lune et du Soleil quand leurs directions par rapport à la terre forment un angle droit (Premier Quartier et Dernier Quartier)

  Tous les 15 jours, à chaque pleine lune et nouvelle lune, les amplitudes de marées passent par un maximum, tandis qu'aux premier et dernier quartiers les amplitudes passent par un minimum . Les vives-eaux et mortes-eaux interviennent avec un retard par rapport aux syzygies et quadrature: c'est l'âge de la marée. On peut l'observer en comparant par exemple le coefficient de marées qui est le plus faible le 3 et 4 janvier 2001, alors que le premier quartier a lieu le 2 janvier, on met en évidence l'âge de la marée.

3.5)Conclusion: L'amplitude des marées est due à la positions des astres Terre, Lune et Soleil. Les plus grandes marées sont observées aux Pleine Lune et Nouvelle Lune, correspondant astronomiquement au Soleil et la Lune étant alignés. Inversement les marées les plus faibles sont remarquées aux Premier et Dernier Quartier correspondant astronomiquement à un angle droit formé par le Soleil et la Lune. On a mis en évidence l'alternance à Brest de deux marées de vives-eaux et mortes-eaux par cycle lunaire, avec un décalage sur la marée, appelé âge de la marée. Mais attention cela ne se passe pas de la même manière partout sur le globe comme nous l'avons expliquez auparavant.

1-vives-eaux

2-mortes-eaux

4°) les coefficients de marée

Le coefficient de marée, introduit par Laplace, permet de comparer le marnage dans différents ports (marnage: différence de hauteur entre une basse mer et une pleine mer successives). Pour cela on introduit l'unité de hauteur U qui est la valeur moyenne de l'amplitude de la plus grande marée qui suit d'un jour et demi environ l'instant de la pleine ou de la nouvelle lune, vers les vive-eaux d'équinoxe. Le coefficient est alors déterminé par la formule :

 

H est la hauteur de la pleine mer

No est le niveau moyen de la mer

U est l'unité de hauteur

 

Pour Brest cette unité de hauteur vaut 3,05 m. Un coefficient de 100 correspond donc à une amplitude de 3,05m et à un marnage de 6,10m. L'unité de hauteur dépend de l'endroit considéré comme nous pouvons le constater sur la carte de marée en Manche.

marée extraordinaire de vive-eau d'équinoxe : 120

marées de vive-eau moyenne : 95

marées moyennes : 70

marées de morte-eau moyenne : 45

marée de morte-eau la plus faible possible : 20