La principale cause des marées marines. Pourquoi se forment des flux et reflux ? L'influence de la Lune sur les liquides

Flux et reflux
fluctuations périodiques des niveaux d'eau (montées et baisses) dans les zones d'eau de la Terre, causées par l'attraction gravitationnelle de la Lune et du Soleil agissant sur la Terre en rotation. Toutes les grandes étendues d'eau, y compris les océans, les mers et les lacs, sont soumises aux marées à un degré ou à un autre, bien que dans les lacs, elles soient petites. Le niveau d'eau le plus élevé observé en une journée ou une demi-journée à marée haute est appelé pleine mer, le niveau le plus bas à marée basse est appelé basse mer, et le moment où l'on atteint ces marques de niveau maximum est appelé état (ou stade) de haute mer. marée ou marée basse, respectivement. Le niveau moyen de la mer est une valeur conditionnelle, au-dessus de laquelle se situent les repères de niveau lors des marées hautes, et en dessous de laquelle lors des marées basses. Ceci est le résultat de la moyenne de grandes séries d’observations urgentes. La marée haute moyenne (ou marée basse) est une valeur moyenne calculée à partir d'une large série de données sur les niveaux d'eau hauts ou bas. Ces deux niveaux intermédiaires sont liés à la tige de pied locale. Les fluctuations verticales du niveau d'eau lors des marées hautes et basses sont associées à des mouvements horizontaux des masses d'eau par rapport au rivage. Ces processus sont compliqués par les ondes de vent, le ruissellement des rivières et d'autres facteurs. Les mouvements horizontaux des masses d'eau dans la zone côtière sont appelés courants de marée (ou courants de marée), tandis que les fluctuations verticales des niveaux d'eau sont appelées flux et reflux. Tous les phénomènes associés aux flux et reflux sont caractérisés par une périodicité. Les courants de marée inversent périodiquement leur direction, tandis que les courants océaniques, se déplaçant de manière continue et unidirectionnelle, sont entraînés par la circulation générale de l'atmosphère et couvrent de vastes zones d'océan libre (voir aussi OCÉAN). Durant les intervalles de transition de la marée haute à la marée basse et vice versa, il est difficile d'établir la tendance du courant de marée. A cette époque (qui ne coïncide pas toujours avec la marée haute ou basse), on dit que l’eau « stagne ». Les marées hautes et basses alternent cycliquement en fonction de l'évolution des conditions astronomiques, hydrologiques et météorologiques. La séquence des phases de marée est déterminée par deux maxima et deux minima dans le cycle quotidien.
Explication de l'origine des forces de marée. Bien que le Soleil joue un rôle important dans les processus de marée, le facteur décisif dans leur développement est l'attraction gravitationnelle de la Lune. Le degré d'influence des forces de marée sur chaque particule d'eau, quel que soit son emplacement à la surface de la Terre, est déterminé par la loi de la gravitation universelle de Newton. Cette loi stipule que deux particules matérielles s'attirent avec une force directement proportionnelle au produit des masses des deux particules et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare. Il est entendu que plus la masse des corps est grande, plus la force d'attraction mutuelle qui naît entre eux est grande (à densité égale, un corps plus petit créera moins d'attraction qu'un corps plus grand). La loi signifie également que plus la distance entre deux corps est grande, moins il y a d'attraction entre eux. Puisque cette force est inversement proportionnelle au carré de la distance entre deux corps, le facteur distance joue un rôle beaucoup plus important dans la détermination de l’ampleur de la force de marée que les masses des corps. L'attraction gravitationnelle de la Terre, agissant sur la Lune et la maintenant en orbite proche de la Terre, est opposée à la force d'attraction de la Terre par la Lune, qui tend à déplacer la Terre vers la Lune et à « soulever » tous les objets situés. sur la Terre en direction de la Lune. Le point de la surface terrestre situé directement sous la Lune se trouve à seulement 6 400 km du centre de la Terre et à 386 063 km en moyenne du centre de la Lune. De plus, la masse de la Terre est environ 89 fois celle de la Lune. Ainsi, à ce point de la surface terrestre, la gravité terrestre agissant sur n’importe quel objet est environ 300 000 fois supérieure à la gravité de la Lune. C'est une idée courante que l'eau sur Terre directement sous la Lune s'élève dans la direction de la Lune, provoquant un écoulement de l'eau depuis d'autres endroits de la surface de la Terre, mais comme la gravité de la Lune est si petite comparée à celle de la Terre, elle ne le ferait pas. être suffisant pour soulever autant d'eau. Cependant, les océans, les mers et les grands lacs de la Terre, étant de grands corps liquides, sont libres de se déplacer sous l'influence de forces latérales, et toute légère tendance à se déplacer horizontalement les met en mouvement. Toutes les eaux qui ne sont pas directement sous la Lune sont soumises à l'action de la composante de la force gravitationnelle de la Lune dirigée tangentiellement (tangentiellement) à la surface de la Terre, ainsi que de sa composante dirigée vers l'extérieur, et sont soumises à un déplacement horizontal par rapport au solide. la croûte terrestre. En conséquence, l'eau s'écoule des zones adjacentes de la surface terrestre vers un endroit situé sous la Lune. L’accumulation d’eau qui en résulte en un point sous la Lune y forme une marée. Le raz-de-marée lui-même en pleine mer a une hauteur de seulement 30 à 60 cm, mais il augmente considérablement à l'approche des côtes des continents ou des îles. En raison du mouvement de l’eau des zones voisines vers un point sous la Lune, des reflux d’eau correspondants se produisent en deux autres points éloignés de celle-ci, à une distance égale à un quart de la circonférence de la Terre. Il est intéressant de noter que la baisse du niveau de la mer en ces deux points s'accompagne d'une élévation du niveau de la mer non seulement du côté de la Terre faisant face à la Lune, mais également du côté opposé. Ce fait s'explique également par la loi de Newton. Deux ou plusieurs objets situés à des distances différentes de la même source de gravité et, par conséquent, soumis à une accélération de la gravité de grandeurs différentes, se déplacent l'un par rapport à l'autre, car l'objet le plus proche du centre de gravité y est le plus fortement attiré. L'eau au point sublunaire subit une plus forte attraction vers la Lune que la Terre en dessous, mais la Terre, à son tour, a une plus forte attraction vers la Lune que l'eau du côté opposé de la planète. Ainsi, un raz-de-marée apparaît, qui du côté de la Terre faisant face à la Lune est appelé direct, et du côté opposé - inversé. Le premier d’entre eux n’est que 5 % plus élevé que le second. En raison de la rotation de la Lune sur son orbite autour de la Terre, environ 12 heures et 25 minutes s'écoulent entre deux marées hautes ou deux marées basses successives en un lieu donné. L'intervalle entre les points culminants des marées hautes et basses successives est d'env. 6 heures 12 minutes La période de 24 heures 50 minutes entre deux marées successives est appelée jour de marée (ou lunaire).
Inégalités de marée. Les processus de marée sont très complexes et de nombreux facteurs doivent être pris en compte pour les comprendre. Dans tous les cas, les principales caractéristiques seront déterminées par : 1) le stade de développement de la marée par rapport au passage de la Lune ; 2) l'amplitude de la marée et 3) le type de fluctuations de marée, ou la forme de la courbe du niveau d'eau. De nombreuses variations dans la direction et l'ampleur des forces de marée donnent lieu à des différences dans l'ampleur des marées du matin et du soir dans un port donné, ainsi qu'entre les mêmes marées dans différents ports. Ces différences sont appelées inégalités de marée.
Effet semi-diurne. Habituellement, en une journée, en raison de la force de marée principale - la rotation de la Terre autour de son axe - deux cycles de marée complets se forment. Vu du pôle Nord de l'écliptique, il est évident que la Lune tourne autour de la Terre dans le même sens que la Terre tourne autour de son axe : dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. À chaque révolution suivante, un point donné de la surface de la Terre reprend sa position directement sous la Lune un peu plus tard que lors de la révolution précédente. Pour cette raison, le flux et le reflux des marées sont retardés d’environ 50 minutes chaque jour. Cette valeur est appelée retard lunaire.
Inégalité d'un demi-mois. Ce principal type de variation se caractérise par une périodicité d'environ 143/4 jours, qui est associée à la rotation de la Lune autour de la Terre et à son passage par des phases successives, notamment les syzygies (nouvelles lunes et pleines lunes), c'est-à-dire moments où le Soleil, la Terre et la Lune sont situés sur la même ligne droite. Jusqu’à présent, nous n’avons abordé que l’influence des marées de la Lune. Le champ gravitationnel du Soleil affecte également les marées. Cependant, bien que la masse du Soleil soit bien supérieure à la masse de la Lune, la distance entre la Terre et le Soleil est tellement plus grande que la distance à la Lune que la force de marée du Soleil est inférieure à la moitié de celle de la Lune. Cependant, lorsque le Soleil et la Lune sont sur la même ligne droite, soit du même côté de la Terre, soit sur des côtés opposés (pendant la nouvelle ou la pleine lune), leurs forces gravitationnelles s'additionnent, agissant selon le même axe, et la la marée solaire chevauche la marée lunaire. De même, l’attraction du Soleil augmente le reflux provoqué par l’influence de la Lune. En conséquence, les marées deviennent plus hautes et les marées plus basses que si elles étaient causées par la seule gravité de la Lune. Ces marées sont appelées marées de vive-eau. Lorsque les vecteurs forces gravitationnelles du Soleil et de la Lune sont perpendiculaires entre eux (lors des quadratures, c'est-à-dire lorsque la Lune est dans le premier ou le dernier quartier), leurs forces de marée s'opposent, puisque la marée provoquée par l'attraction du Soleil se superpose à la marée. reflux provoqué par la Lune. Dans de telles conditions, les marées ne sont pas aussi hautes et les marées ne sont pas aussi basses que si elles étaient dues uniquement à la force gravitationnelle de la Lune. De tels flux et reflux intermédiaires sont appelés quadrature. Dans ce cas, la plage des laisses de haute et basse mer est réduite d'environ trois fois par rapport à la marée de vive-eau. Dans l'océan Atlantique, les marées de vive-eau et les marées en quadrature sont généralement retardées d'un jour par rapport à la phase correspondante de la Lune. Dans l'océan Pacifique, un tel retard n'est que de 5 heures. Dans les ports de New York et de San Francisco et dans le golfe du Mexique, les marées de vive-eau sont 40 % plus élevées que celles en quadrature.
Inégalité parallactique lunaire. La période de fluctuations des hauteurs de marée, résultant de la parallaxe lunaire, est de 27 1/2 jours. La raison de cette inégalité est la variation de la distance entre la Lune et la Terre au cours de la rotation de cette dernière. En raison de la forme elliptique de l’orbite lunaire, la force de marée de la Lune au périgée est 40 % plus élevée qu’à l’apogée. Ce calcul est valable pour le port de New York, où l'effet de la Lune à l'apogée ou au périgée est généralement retardé d'environ 11/2 jours par rapport à la phase correspondante de la Lune. Pour le port de San Francisco, la différence de hauteur de marée due au fait que la Lune soit au périgée ou à l'apogée n'est que de 32 %, et elles suivent les phases correspondantes de la Lune avec un retard de deux jours.
Inégalités quotidiennes. La durée de cette inégalité est de 24 heures 50 minutes. Les raisons de son apparition sont la rotation de la Terre autour de son axe et un changement dans la déclinaison de la Lune. Lorsque la Lune est proche de l'équateur céleste, les deux marées hautes d'un jour donné (ainsi que les deux marées basses) diffèrent légèrement, et les hauteurs des hautes et basses eaux du matin et du soir sont très proches. Cependant, à mesure que la déclinaison nord ou sud de la Lune augmente, les marées du matin et du soir du même type diffèrent en hauteur, et lorsque la Lune atteint sa plus grande déclinaison nord ou sud, cette différence est la plus grande. Les marées tropicales sont également connues, ainsi appelées parce que la Lune est presque au-dessus des tropiques du Nord ou du Sud. L'inégalité diurne n'affecte pas de manière significative les hauteurs de deux marées basses successives dans l'océan Atlantique, et même son effet sur les hauteurs des marées est faible par rapport à l'amplitude globale des fluctuations. Cependant, dans l’océan Pacifique, la variabilité diurne est trois fois plus grande aux marées basses qu’aux marées hautes.
Inégalité semestrielle. Sa cause est la rotation de la Terre autour du Soleil et le changement correspondant dans la déclinaison du Soleil. Deux fois par an pendant plusieurs jours lors des équinoxes, le Soleil est proche de l'équateur céleste, c'est-à-dire sa déclinaison est proche de 0°. La Lune est également située près de l’équateur céleste pendant environ 24 heures tous les demi-mois. Ainsi, pendant les équinoxes, il y a des périodes où les déclinaisons du Soleil et de la Lune sont d'environ 0°. L'effet total de génération de marée de l'attraction de ces deux corps à de tels moments se manifeste le plus visiblement dans les zones situées près de l'équateur terrestre. Si en même temps la Lune est dans la phase de nouvelle lune ou de pleine lune, ce qu'on appelle. grandes marées équinoxiales.
Inégalité de parallaxe solaire. Le délai de manifestation de cette inégalité est d'un an. Sa cause est le changement de distance entre la Terre et le Soleil lors du mouvement orbital de la Terre. Une fois pour chaque révolution autour de la Terre, la Lune se trouve à sa plus courte distance au périgée. Une fois par an, vers le 2 janvier, la Terre, en mouvement sur son orbite, atteint également le point le plus proche du Soleil (périhélie). Lorsque ces deux moments d'approche la plus proche coïncident, provoquant la plus grande force de marée nette, on peut s'attendre à des niveaux de marée plus élevés et des niveaux de marée plus faibles. De même, si le passage de l'aphélie coïncide avec l'apogée, des marées plus basses et des marées moins profondes se produisent.
Méthodes d'observation et prévision des hauteurs de marée. Les niveaux de marée sont mesurés à l'aide de différents types d'appareils. Une tige de pied est une tige ordinaire sur laquelle est imprimée une échelle en centimètres, fixée verticalement à une jetée ou à un support immergé dans l'eau de manière à ce que le zéro soit en dessous du niveau le plus bas de la marée basse. Les changements de niveau sont lus directement à partir de cette échelle.
Canne à flotteur. De telles cannes à pied sont utilisées lorsque des vagues constantes ou une houle peu profonde rendent difficile la détermination du niveau sur une échelle fixe. À l'intérieur d'un puits de confinement (chambre creuse ou canalisation) monté verticalement sur le fond marin, est placé un flotteur, qui est relié à un indicateur monté sur une échelle fixe, ou à un stylet enregistreur. L'eau pénètre dans le puits par un petit trou situé bien en dessous du niveau minimum de la mer. Ses changements de marée sont transmis par le flotteur aux instruments de mesure.
Enregistreur hydrostatique du niveau de la mer. Un bloc de sacs en caoutchouc est placé à une certaine profondeur. À mesure que la hauteur de la marée (couche d'eau) change, la pression hydrostatique change, ce qui est enregistré par des instruments de mesure. Des appareils d'enregistrement automatiques (marégraphes) peuvent également être utilisés pour obtenir un enregistrement continu des fluctuations des marées en tout point.
Tables des marées. Il existe deux méthodes principales utilisées pour établir les tables des marées : harmonique et non harmonique. La méthode non harmonique est entièrement basée sur des résultats d'observation. De plus, les caractéristiques des eaux portuaires et certaines données astronomiques de base interviennent (l'angle horaire de la Lune, l'heure de son passage dans le méridien céleste, les phases, la déclinaison et la parallaxe). Après avoir ajusté les facteurs énumérés, le calcul du moment du début et du niveau de la marée pour n'importe quel port est une procédure purement mathématique. La méthode harmonique est en partie analytique et en partie basée sur des observations de hauteurs de marée réalisées sur au moins un mois lunaire. Pour confirmer ce type de prévision pour chaque port, de longues séries d'observations sont nécessaires, car des distorsions surviennent en raison de phénomènes physiques tels que l'inertie et le frottement, ainsi que de la configuration complexe des rives de la zone d'eau et des caractéristiques de la topographie du fond. . Étant donné que les processus de marée sont caractérisés par leur périodicité, une analyse des vibrations harmoniques leur est appliquée. La marée observée est considérée comme le résultat de l'addition d'une série de raz de marée simples, dont chacun est provoqué par l'une des forces de marée ou l'un des facteurs. Pour une solution complète, 37 de ces composants simples sont utilisés, bien que dans certains cas, les composants supplémentaires au-delà des 20 de base soient négligeables. La substitution simultanée de 37 constantes dans l'équation et sa solution réelle est effectuée sur un ordinateur.
Marées et courants fluviaux. L’interaction des marées et des courants fluviaux est clairement visible là où les grands fleuves se jettent dans l’océan. Les hauteurs de marée dans les baies, les estuaires et les estuaires peuvent augmenter considérablement en raison de l'augmentation du débit des cours d'eau marginaux, en particulier lors des crues. Dans le même temps, les marées océaniques pénètrent en amont des rivières sous la forme de courants de marée. Par exemple, sur le fleuve Hudson, un raz-de-marée atteint une distance de 210 km depuis son embouchure. Les courants de marée remontent généralement la rivière vers des cascades ou des rapides impénétrables. À marée haute, les courants fluviaux sont plus rapides qu’à marée basse. Les vitesses maximales des courants de marée atteignent 22 km/h.
Bor. Lorsque l'eau, mise en mouvement sous l'influence d'une marée haute, est limitée dans son mouvement par un canal étroit, une vague assez raide se forme, qui se déplace vers l'amont en un seul front. Ce phénomène est appelé raz-de-marée, ou mascaret. De telles vagues sont observées sur des rivières bien plus hautes que leurs embouchures, où la combinaison du frottement et du courant fluvial entrave le plus la propagation de la marée. Le phénomène de formation de bore dans la baie de Fundy au Canada est connu. Près de Moncton (Nouveau-Brunswick), la rivière Pticodiac se jette dans la baie de Fundy, formant un cours d'eau marginal. Aux basses eaux, sa largeur est de 150 m et elle traverse la bande de séchage. A marée haute, un mur d'eau de 750 m de long et 60 à 90 cm de haut s'engouffre dans la rivière dans un vortex sifflant et bouillonnant. La plus grande forêt de pins connue, haute de 4,5 m, se forme sur la rivière Fuchunjiang, qui se jette dans la baie de Hanzhou. Voir également BOR. Une cascade inversée (inversion de direction) est un autre phénomène associé aux marées dans les rivières. Un exemple typique est la cascade de la rivière Saint-Jean (Nouveau-Brunswick, Canada). Ici, à travers une gorge étroite, l'eau à marée haute pénètre dans un bassin situé au-dessus du niveau des basses eaux, mais légèrement en dessous du niveau des hautes eaux dans la même gorge. Ainsi, une barrière apparaît, traversée par laquelle l'eau forme une cascade. À marée basse, l'eau s'écoule en aval à travers un passage rétréci et, surmontant un rebord sous-marin, forme une cascade ordinaire. À marée haute, une vague abrupte qui pénètre dans la gorge tombe comme une cascade dans le bassin sus-jacent. Le reflux se poursuit jusqu'à ce que les niveaux d'eau des deux côtés du seuil soient égaux et que la marée commence à descendre. Ensuite, la cascade tournée vers l'aval est à nouveau restaurée. La différence moyenne du niveau d'eau dans la gorge est d'env. 2,7 m, cependant, aux marées les plus hautes, la hauteur de la cascade directe peut dépasser 4,8 m et celle inverse - 3,7 m.
Plus grandes amplitudes de marée. La marée la plus haute du monde est générée par de forts courants dans la baie Minas, dans la baie de Fundy. Les fluctuations des marées sont ici caractérisées par un cours normal avec une période semi-diurne. Le niveau de l'eau à marée haute monte souvent de plus de 12 m en six heures, puis baisse du même montant au cours des six heures suivantes. Lorsque l'effet de la marée vive, la position de la Lune au périgée et la déclinaison maximale de la Lune se produisent le même jour, le niveau de la marée peut atteindre 15 m. Cette amplitude exceptionnellement grande des fluctuations de marée est en partie due à la forme en entonnoir. forme de la baie de Fundy, où les profondeurs diminuent et les rives se rapprochent vers le haut de la baie.
Vent et météo. Le vent a une influence significative sur les phénomènes de marée. Le vent de la mer pousse l'eau vers la côte, la hauteur de la marée augmente au-dessus de la normale et, à marée basse, le niveau de l'eau dépasse également la moyenne. Au contraire, lorsque le vent souffle de la terre, l’eau est chassée des côtes et le niveau de la mer baisse. En raison de l'augmentation de la pression atmosphérique sur une vaste zone d'eau, le niveau de l'eau diminue, à mesure que le poids superposé de l'atmosphère s'ajoute. Lorsque la pression atmosphérique augmente de 25 mm Hg. Art., le niveau de l'eau baisse d'environ 33 cm. La diminution de la pression atmosphérique entraîne une augmentation correspondante du niveau de l'eau. Par conséquent, une forte baisse de la pression atmosphérique combinée à des vents de force ouragan peuvent provoquer une augmentation notable des niveaux d’eau. De telles vagues, bien que dites de marée, ne sont en fait pas associées à l'influence des forces de marée et n'ont pas la périodicité caractéristique des phénomènes de marée. La formation de ces vagues peut être associée soit à des vents de force ouragan, soit à des tremblements de terre sous-marins (dans ce dernier cas, on les appelle vagues sismiques marines, ou tsunamis).
Utiliser l’énergie marémotrice. Quatre méthodes ont été développées pour exploiter l’énergie marémotrice, mais la plus pratique consiste à créer un système de bassin marémoteur. Parallèlement, les fluctuations du niveau d'eau associées aux phénomènes de marée sont utilisées dans le système d'écluse afin de maintenir constamment une différence de niveau, ce qui permet de générer de l'énergie. La puissance des centrales marémotrices dépend directement de la superficie des bassins de rétention et de la différence de niveau potentielle. Ce dernier facteur, quant à lui, dépend de l’amplitude des fluctuations des marées. La différence de niveau réalisable est de loin la plus importante pour la production d’électricité, même si le coût des ouvrages dépend de la superficie des bassins. Actuellement, de grandes centrales marémotrices fonctionnent en Russie dans la péninsule de Kola et à Primorye, en France dans l'estuaire de la Rance, en Chine près de Shanghai, ainsi que dans d'autres régions du monde.
LITTÉRATURE
Shuleikin V.V. Physique de la mer. M., 1968 Harvey J. Atmosphère et océan. M., 1982 Drake Ch., Imbrie J., Knaus J., Turekian K. L'océan pour lui-même et pour nous. M., 1982

Encyclopédie de Collier. - Société ouverte. 2000 .

Il y a une montée et une descente de l'eau. C’est le phénomène des flux et reflux marins. Déjà dans l'Antiquité, les observateurs remarquaient que la marée survenait quelque temps après le point culminant de la Lune au lieu d'observation. De plus, les marées sont plus fortes les jours de nouvelle et de pleine lune, lorsque les centres de la Lune et du Soleil sont situés approximativement sur la même ligne droite.

Compte tenu de cela, I. Newton a expliqué les marées par l'action de la gravité de la Lune et du Soleil, notamment par le fait que différentes parties de la Terre sont attirées par la Lune de différentes manières.

La Terre tourne autour de son axe beaucoup plus vite que la Lune ne tourne autour de la Terre. En conséquence, la bosse de marée (la position relative de la Terre et de la Lune est représentée sur la figure 38) se déplace, un raz de marée traverse la Terre et des courants de marée apparaissent. À mesure que la vague s’approche du rivage, sa hauteur augmente à mesure que le fond s’élève. Dans les mers intérieures, la hauteur d'un raz-de-marée n'est que de quelques centimètres, mais en haute mer, elle atteint environ un mètre. Dans les baies étroites bien situées, la hauteur de la marée augmente plusieurs fois plus.

Le frottement de l'eau contre le fond, ainsi que la déformation de la coque solide de la Terre, s'accompagnent d'un dégagement de chaleur, ce qui entraîne la dissipation de l'énergie du système Terre-Lune. Puisque la bosse de marée se trouve à l'est, la marée maximale se produit après le point culminant de la Lune, l'attraction de la bosse provoque une accélération de la Lune et un ralentissement de la rotation de la Terre. La Lune s'éloigne progressivement de la Terre. En effet, les données géologiques montrent qu'à l'époque jurassique (il y a 190-130 millions d'années), les marées étaient beaucoup plus hautes et les jours plus courts. Il convient de noter que lorsque la distance à la Lune diminue de 2 fois, la hauteur de la marée augmente de 8 fois. Actuellement, le jour augmente de 0,00017 s par an. Ainsi, dans environ 1,5 milliard d’années, leur durée atteindra 40 jours modernes. Un mois aura la même durée. En conséquence, la Terre et la Lune se feront toujours face du même côté. Après cela, la Lune commencera à se rapprocher progressivement de la Terre et, dans 2 à 3 milliards d'années, elle sera déchirée par les forces de marée (si, bien sûr, à ce moment-là, le système solaire existe toujours).

L'influence de la Lune sur la marée

Considérons, à la suite de Newton, plus en détail les marées provoquées par l'attraction de la Lune, puisque l'influence du Soleil est nettement (2,2 fois) moindre.

Écrivons des expressions pour les accélérations provoquées par l'attraction de la Lune pour différents points de la Terre, en tenant compte du fait que pour tous les corps en un point donné de l'espace, ces accélérations sont les mêmes. Dans le référentiel inertiel associé au centre de masse du système, les valeurs d'accélération seront :

A A = -GM / (R - r) 2 , a B = GM / (R + r) 2 , a O = -GM / R 2 ,

Où un Un, un O, un B— accélérations provoquées par l'attraction de la Lune en certains points UN, Ô, B(Fig. 37) ; M.— masse de la Lune ; r— rayon de la Terre ; R.- la distance entre les centres de la Terre et de la Lune (pour les calculs elle peut être prise égale à 60 r); g— constante gravitationnelle.

Mais nous vivons sur Terre et effectuons toutes les observations dans un système de référence associé au centre de la Terre, et non au centre de masse de la Terre - Lune. Pour accéder à ce système, il faut soustraire l’accélération du centre de la Terre de toutes les accélérations. Alors

A’ A = -GM ☾ / (R - r) 2 + GM ☾ / R 2 , a’ B = -GM ☾ / (R + r) 2 + GM / R 2 .

Réalisons les actions entre parenthèses et prenons en compte que r peu par rapport à R. et dans les sommes et les différences, il peut être négligé. Alors

A' A = -GM / (R - r) 2 + GM ☾ / R 2 = GM ☾ (-2Rr + r 2) / R 2 (R - r) 2 = -2GM ☾ r / R 3 .

Accélération un’UN Et un’B de magnitude identique, de direction opposée, chacune dirigée à partir du centre de la Terre. Ils s'appellent accélérations des marées. Aux points C Et D les accélérations des marées sont de plus petite ampleur et dirigées vers le centre de la Terre.

Accélérations des marées sont appelées accélérations qui surviennent dans un référentiel associé à un corps du fait que, en raison des dimensions finies de ce corps, ses différentes parties sont attirées différemment par le corps perturbateur. Aux points UN Et B l'accélération de la gravité s'avère inférieure à certains points C Et D(Fig. 37). Par conséquent, pour que la pression à la même profondeur soit la même (comme dans les vases communicants) à ces endroits, l'eau doit monter, formant ce qu'on appelle une bosse de marée. Les calculs montrent que la montée des eaux ou la marée en haute mer est d'environ 40 cm, mais dans les eaux côtières, elle est beaucoup plus importante, et le record est d'environ 18 m. La théorie de Newton ne peut pas expliquer cela.

Sur les côtes de nombreuses mers extérieures, vous pouvez voir une image intéressante : des filets de pêche sont tendus le long du rivage, non loin de l'eau. De plus, ces filets n'étaient pas installés pour sécher, mais pour attraper le poisson. Si vous restez sur le rivage et regardez la mer, tout deviendra clair. Maintenant, l'eau commence à monter, et là où il y a quelques heures à peine il y avait un banc de sable, des vagues ont éclaboussé. Lorsque l'eau se retirait, des filets apparaissaient, dans lesquels les poissons emmêlés scintillaient d'écailles. Les pêcheurs contournaient les filets et retiraient leurs prises. Matériel du site

C'est ainsi qu'un témoin oculaire décrit le début de la marée : « Nous avons atteint la mer », m'a dit un compagnon de voyage. J'ai regardé autour de moi avec perplexité. Devant moi, il y avait bien un rivage : une traînée d'ondulations, la carcasse à moitié ensevelie d'un phoque, de rares morceaux de bois flottés, des fragments de coquillages. Et puis il y avait une étendue plate... et pas de mer. Mais au bout de trois heures environ, la ligne immobile de l'horizon commença à respirer et s'agita. Et maintenant, la houle commençait à scintiller derrière elle. La marée avançait de manière incontrôlable le long de la surface grise. Se dépassant, les vagues se déversèrent sur le rivage. Les rochers lointains ont coulé les uns après les autres - et seule l'eau est visible tout autour. Elle me jette du spray salé au visage. Au lieu d’une plaine morte, l’étendue d’eau vit et respire devant moi.

Lorsqu'un raz de marée pénètre dans la baie, qui présente un plan en forme d'entonnoir, les rives de la baie semblent la comprimer, provoquant une augmentation plusieurs fois de la hauteur de la marée. Ainsi, dans la baie de Fundy au large de la côte est de l'Amérique du Nord, la hauteur des marées atteint 18 m. En Europe, les marées les plus hautes (jusqu'à 13,5 mètres) se produisent en Bretagne, près de la ville de Saint-Malo.

Très souvent un raz-de-marée pénètre dans les estuaires

Le niveau de la surface de l'eau dans les mers et les océans de notre planète change périodiquement et fluctue à certains intervalles. Ces oscillations périodiques sont marées marines.

Photo des marées marines

Pour visualiser image des flux et reflux de la mer, imaginez que vous vous trouvez sur le rivage en pente de l'océan, dans une baie, à 200-300 mètres de l'eau. Il y a de nombreux objets différents sur le sable - une vieille ancre, un peu plus près un gros tas de pierre blanche.

Aujourd’hui, non loin de là, se trouve la coque en fer d’un petit bateau tombé sur le côté. Le bas de sa coque à l'avant est gravement endommagé. Évidemment, une fois que ce navire, n'étant pas loin du rivage, a touché l'ancre. Cet accident s'est produit, selon toute vraisemblance, à marée basse et, apparemment, le navire était resté à cet endroit depuis de nombreuses années, puisque presque toute sa coque était recouverte de rouille brune. Vous êtes enclin à considérer le capitaine imprudent comme le coupable de l'accident du navire.

Apparemment, l’ancre était l’arme tranchante que le navire tombé sur le côté avait heurtée. Vous recherchez cette ancre et vous ne la trouvez pas. Où aurait-il pu aller ? Vous remarquez alors que l'eau s'approche déjà d'un tas de pierres blanches, puis vous réalisez que l'ancre que vous avez vue a longtemps été inondée par un raz-de-marée. L'eau « entre » sur le rivage, elle continue de monter de plus en plus haut. Il s’est avéré que le tas de pierres blanches était presque entièrement caché sous l’eau.

Phénomènes des marées

Phénomènes des marées les gens ont longtemps été associés au mouvement de la Lune, mais ce lien est resté un mystère jusqu'à ce que le brillant mathématicien Isaac Newton n'a pas expliqué sur la base de la loi de la gravité qu'il a découverte. La cause de ces phénomènes est l’effet de la gravité de la Lune sur la coquille d’eau de la Terre.

Toujours célèbre Galilée a relié le flux et le reflux des marées à la rotation de la Terre et a vu en cela l'une des preuves les plus étayées et les plus vraies de la validité des enseignements de Nicolas Copernic (plus de détails :). L'Académie des sciences de Paris a annoncé en 1738 un prix à celui qui présenterait la théorie la plus étayée de la théorie des marées.

Le prix a ensuite été reçu Euler, Maclaurin, D. Bernoulli et Cavalieri. Les trois premiers ont pris la loi de la gravitation de Newton comme base de leur travail, et le jésuite Cavalieri a expliqué les marées en se basant sur l'hypothèse du vortex de Descartes. Cependant, les travaux les plus remarquables dans ce domaine appartiennent à Newton et Laplace, et toutes les recherches ultérieures sont basées sur les découvertes de ces grands scientifiques.

Comment expliquer le phénomène de flux et reflux des marées

Comment le plus clairement expliquer le phénomène de flux et reflux. Si, par souci de simplicité, nous supposons que la surface de la terre est entièrement recouverte d'eau et que nous regardons le globe depuis l'un de ses pôles, alors l'image des flux et reflux de la mer peut être présentée comme suit.

Attraction lunaire

La partie de la surface de notre planète qui fait face à la Lune est la plus proche d'elle ; en conséquence, il est exposé à une plus grande force gravité lunaire, que, par exemple, la partie centrale de notre planète et est donc plus attirée vers la Lune que le reste de la Terre. Pour cette raison, une bosse de marée se forme sur la face faisant face à la Lune.

Au même moment, du côté opposé de la Terre, celui qui est le moins soumis à la gravité de la Lune, apparaît la même bosse de marée. La Terre prend donc la forme d’une figure quelque peu allongée le long d’une ligne droite reliant les centres de notre planète et de la Lune.

Ainsi, sur deux côtés opposés de la Terre, situés sur une même ligne droite, qui passe par les centres de la Terre et de la Lune, se forment deux grosses bosses, deux énormes gonflements d'eau.

Dans le même temps, sur les deux autres côtés de notre planète, situés à un angle de quatre-vingt-dix degrés par rapport aux points de marée maximale ci-dessus, se produisent les plus grandes marées basses. Ici, l'eau baisse plus que partout ailleurs sur la surface du globe. La ligne reliant ces points à marée basse se raccourcit quelque peu, et crée ainsi l'impression d'une augmentation de l'allongement de la Terre en direction des points de marée maximale.

En raison de la gravité lunaire, ces points de marée maximale maintiennent constamment leur position par rapport à la Lune, mais comme la Terre tourne autour de son axe, pendant la journée, ils semblent se déplacer sur toute la surface du globe. C'est pourquoi dans chaque zone, il y a deux marées hautes et deux marées basses pendant la journée.

Flux et reflux solaires

Le Soleil, comme la Lune, produit des flux et reflux par la force de sa gravité. Mais elle est située à une distance beaucoup plus grande de notre planète que la Lune, et les marées solaires qui se produisent sur Terre sont presque deux fois et demie inférieures à celles lunaires. C'est pourquoi marées solaires, ne sont pas observés séparément, mais seule leur influence sur l'ampleur des marées lunaires est considérée.

Par exemple, Les marées les plus hautes se produisent pendant les pleines et nouvelles lunes, puisqu'à cette époque la Terre, la Lune et le Soleil sont sur la même ligne droite, et notre lumière du jour augmente l'attraction de la Lune avec son attraction.

Au contraire, lorsque l'on observe la Lune dans le premier ou le dernier quartier (phase), il y a marées les plus basses. Cela s'explique par le fait que dans dans ce cas la marée lunaire coïncide avec reflux solaire. L’effet de la gravité lunaire est réduit par la gravité du Soleil.

Frottement des marées

« Frottement des marées", existant sur notre planète, affecte à son tour l'orbite lunaire, puisque le raz-de-marée provoqué par la gravité lunaire a un effet inverse sur la Lune, créant une tendance à accélérer son mouvement. En conséquence, la Lune s'éloigne progressivement de la Terre, sa période de révolution augmente et, selon toute vraisemblance, elle est un peu en retard dans son mouvement.

L'ampleur des marées marines

Outre la position relative dans l'espace du Soleil, de la Terre et de la Lune, sur l'ampleur des marées Dans chaque zone individuelle, la forme du fond marin et la nature du littoral influencent. On sait également que dans les mers fermées, comme les mers d'Aral, de la Caspienne, d'Azov et de Noire, les flux et reflux ne sont presque jamais observés.

Il est difficile de les détecter en haute mer ; ici les marées atteignent à peine un mètre, le niveau de l'eau monte très peu. Mais dans certaines baies, il y a des marées d'une ampleur si colossale que l'eau monte à plus de dix mètres de hauteur et inonde par endroits des espaces colossaux.

Flux et reflux dans l'air et les coquilles solides de la Terre

Flux et refluxça arrive aussi dans l'air et les coquilles solides de la Terre. On remarque à peine ces phénomènes dans les couches inférieures de l’atmosphère. A titre de comparaison, soulignons que les flux et reflux ne sont pas observés au fond des océans. Cette circonstance s'explique par le fait que ce sont principalement les couches supérieures de la coquille d'eau qui sont impliquées dans les processus de marée. Le flux et le reflux des marées dans l’enveloppe d’air ne peuvent être détectés que par l’observation à très long terme des changements de pression atmosphérique.

Quant à la croûte terrestre, chaque partie de celle-ci, sous l’action des marées de la Lune, monte deux fois au cours de la journée et descend deux fois d’environ plusieurs décimètres. En d’autres termes, les fluctuations de la coque solide de notre planète sont environ trois fois inférieures aux fluctuations du niveau de la surface des océans. Ainsi, notre planète semble respirer tout le temps, en prenant des respirations et des expirations profondes, et son enveloppe extérieure, comme la poitrine d'un grand héros miracle, monte ou descend un peu.

Ces processus qui se produisent dans la coque solide de la Terre ne peuvent être détectés qu'à l'aide d'instruments utilisés pour enregistrer les tremblements de terre.

Il convient de noter que des flux et reflux se produisent sur d’autres corps du monde et ont un impact énorme sur leur développement.

Si la Lune était immobile par rapport à la Terre, alors en l'absence d'autres facteurs influençant le retard du raz de marée, deux marées hautes et deux marées basses se produiraient toutes les 6 heures en n'importe quel endroit du globe toutes les 6 heures.

Mais comme la Lune tourne continuellement autour de la Terre et, de plus, dans le même sens dans lequel notre planète tourne autour de son axe, il y a un certain retard : la Terre parvient à se tourner vers la Lune avec chaque partie non pas en 24 heures, mais en approximativement 24 heures et 50 minutes. Ainsi, dans chaque zone, le flux ou le reflux de la marée ne dure pas exactement 6 heures, mais environ 6 heures et 12,5 minutes.

Marées alternées

De plus, il convient de noter que l'exactitude marées alternées est violé en fonction de la nature de la localisation des continents sur notre planète et du frottement continu de l'eau sur la surface de la Terre. Ces irrégularités en alternance atteignent parfois plusieurs heures.

Ainsi, l’eau « la plus haute » ne se produit pas au moment du point culminant de la Lune, comme cela devrait être selon la théorie, mais plusieurs heures après le passage de la Lune à travers le méridien ; ce délai est appelé horloge appliquée au port et atteint parfois 12 heures.

Auparavant, il était largement admis que le flux et le reflux des marées étaient liés aux courants marins. Or tout le monde sait qu’il s’agit de phénomènes d’un autre ordre. Une marée est un type de mouvement de vague, semblable à celui provoqué par le vent.

Qui ne voudrait pas se promener au fond de la mer ? "C'est impossible! - tu t'exclames. « Pour cela, il faut au moins un caisson ! Mais ne savez-vous pas que deux fois par jour, de grandes étendues de fonds marins sont visibles ? Certes, malheur à quiconque décide de rester à cette « exposition » au-delà de l’heure fixée ! Les fonds marins s'ouvrent à marée basse.

- c'est un changement d'eau haute et basse. C'est l'un des mystères de la nature. De nombreux naturalistes ont tenté de le résoudre : Kepler qui a découvert la loi du mouvement planétaire, Newton , qui a établi les lois fondamentales du mouvement, scientifique français Laplace , qui a étudié l'origine des corps célestes..

Le vent crée des vagues sur la mer. Mais le vent est trop faible pour contrôler la marée. Même une tempête ne peut qu’aider à atténuer la marée. Quelles forces gigantesques accomplissent un travail si dur ?

L’influence de la Lune sur le flux et le reflux des marées

Trois géants se battent pour les océans du monde : Le Soleil, la Lune et la Terre elle-même. Le soleil est le plus fort, mais il est trop loin de nous pour être vainqueur. Le mouvement des masses d’eau sur Terre est principalement contrôlé par la Lune. Situé à 384 000 kilomètres de la Terre, il régule le « pouls » des océans. Tel un énorme aimant, la Lune attire des masses d’eau plusieurs mètres vers le haut, tandis que la Terre tourne sur son axe.

Bien que la différence entre la hauteur de la marée haute et celle de la marée basse ne dépasse en moyenne pas 4 mètres, le travail effectué par la Lune est énorme. Cela équivaut à 11 000 milliards de chevaux. Si ce nombre est écrit uniquement en chiffres, alors il contiendra 18 zéros et ressemblera à ceci : 11 000 000 000 000 000 000 Vous ne pouvez pas collecter autant de chevaux, même si vous conduisez des troupeaux de toutes les « extrémités » du globe.

Flux et reflux - sources d'énergie

Après le soleil flux et reflux- Le plus grand sources d'énergie. Ils pourraient donner de l’électricité au monde entier. Depuis des temps immémoriaux, l’homme tente de forcer la Lune à le servir. En Chine et dans d’autres pays, les marées ont longtemps fait tourner les têtes.

En 1913, la première centrale électrique « lunaire » fut mise en service dans la mer du Nord, près de Husum. En Angleterre, en France, aux États-Unis et surtout en Argentine, qui connaît une pénurie de carburant, de nombreux projets audacieux ont été créés pour la construction de stations marémotrices. Cependant, les ingénieurs soviétiques sont allés le plus loin en créant un projet de construction d'un barrage de 100 kilomètres de long et 15 mètres de haut dans la baie de Mezen, sur la mer Blanche.

A marée haute, un réservoir d'une capacité de 2 mille kilomètres carrés se forme derrière le barrage. Deux mille turbogénérateurs produiront 36 milliards de kilowattheures. Cette quantité d'énergie a été produite en 1929 par la France, l'Italie et la Suisse réunies. Un kilowattheure de cette énergie coûtera environ un centime. Malheureusement, le « pouls » marées marines bat avec une force inégale, comme le pouls humain. Les marées ne fournissent pas un débit d’eau constant et uniforme, ce qui rend le projet difficile à mettre en œuvre.

La marée est plus forte lorsque le Soleil et la Lune entraînent des masses d’eau dans la même direction. Marées, auxquelles le niveau de l'eau monte jusqu'à 20 mètres, arrive quand pleine et jeune lune. On les appelle « syzygie ». Au premier et dernier quart du mois quand la Lune est perpendiculaire au Soleil, les marées sont au plus bas et sont appelés « quadrature ».

Le flux et le reflux de la mer sont très importants pour la navigation, et donc leur offensive calculer à l'avance. Ce calcul est si difficile qu'il faut plusieurs semaines pour établir le calendrier annuel des marées. Mais l’esprit inventif de l’homme a créé un ordinateur dont le « cerveau électronique » produit des prévisions de marées deux jours à l’avance. Le calendrier des marées montre que les raz de marée traversent le globe à intervalles réguliers. Depuis les bords de la mer, ils montent dans les rivières.

UNIVERSITÉ D'ÉTAT DE GÉNIE DE L'ENVIRONNEMENT DE MOSCOU

Résumé sur les "Sciences de la Terre"

Sujet: "Flux et reflux"

Complété:

Étudiant du groupe N-30

Tsvetkov E.N.

Vérifié:

Petrova I.F.

Moscou, 2003

Définition.

Flux et reflux, fluctuations périodiques des niveaux d'eau (montées et baisses) dans les zones d'eau de la Terre, provoquées par l'attraction gravitationnelle de la Lune et du Soleil agissant sur la Terre en rotation. Toutes les grandes étendues d'eau, y compris les océans, les mers et les lacs, sont soumises aux marées à un degré ou à un autre, bien que dans les lacs, elles soient petites.

Le niveau d'eau le plus élevé observé en une journée ou une demi-journée à marée haute est appelé pleine mer, le niveau le plus bas à marée basse est appelé basse mer, et le moment où l'on atteint ces marques de niveau maximum est appelé état (ou stade) de haute mer. marée ou marée basse, respectivement. Le niveau moyen de la mer est une valeur conditionnelle, au-dessus de laquelle se situent les repères de niveau lors des marées hautes, et en dessous de laquelle lors des marées basses. Ceci est le résultat de la moyenne de grandes séries d’observations urgentes. La marée haute moyenne (ou marée basse) est une valeur moyenne calculée à partir d'une large série de données sur les niveaux d'eau hauts ou bas. Ces deux niveaux intermédiaires sont liés à la tige de pied locale.

Les fluctuations verticales du niveau d'eau lors des marées hautes et basses sont associées à des mouvements horizontaux des masses d'eau par rapport au rivage. Ces processus sont compliqués par les ondes de vent, le ruissellement des rivières et d'autres facteurs. Les mouvements horizontaux des masses d'eau dans la zone côtière sont appelés courants de marée (ou courants de marée), tandis que les fluctuations verticales des niveaux d'eau sont appelées flux et reflux. Tous les phénomènes associés aux flux et reflux sont caractérisés par une périodicité. Les courants de marée inversent périodiquement leur direction, tandis que les courants océaniques, se déplaçant de manière continue et unidirectionnelle, sont déterminés par la circulation générale de l'atmosphère et couvrent de vastes zones de l'océan ouvert.

Durant les intervalles de transition de la marée haute à la marée basse et vice versa, il est difficile d'établir la tendance du courant de marée. À ce moment-là (qui ne coïncide pas toujours avec la marée haute ou basse), on dit que l’eau « stagne ».

Les marées hautes et basses alternent cycliquement en fonction de l'évolution des conditions astronomiques, hydrologiques et météorologiques. La séquence des phases de marée est déterminée par deux maxima et deux minima dans le cycle quotidien.

L'essence du phénomène.

Bien que le Soleil joue un rôle important dans les processus de marée, le facteur décisif dans leur développement est l'attraction gravitationnelle de la Lune. Le degré d'influence des forces de marée sur chaque particule d'eau, quel que soit son emplacement à la surface de la Terre, est déterminé par la loi de la gravitation universelle de Newton. Cette loi stipule que deux particules matérielles s'attirent avec une force directement proportionnelle au produit des masses des deux particules et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare. Il est entendu que plus la masse des corps est grande, plus la force d'attraction mutuelle qui naît entre eux est grande (à densité égale, un corps plus petit créera moins d'attraction qu'un corps plus grand). La loi signifie également que plus la distance entre deux corps est grande, moins il y a d'attraction entre eux. Puisque cette force est inversement proportionnelle au carré de la distance entre deux corps, le facteur distance joue un rôle beaucoup plus important dans la détermination de l’ampleur de la force de marée que les masses des corps.

L'attraction gravitationnelle de la Terre, agissant sur la Lune et la maintenant sur une orbite terrestre basse, est opposée à la force d'attraction de la Terre par la Lune, qui tend à déplacer la Terre vers la Lune et à « soulever » tous les objets situés. sur la Terre en direction de la Lune. Le point de la surface terrestre situé directement sous la Lune se trouve à seulement 6 400 km du centre de la Terre et à 386 063 km en moyenne du centre de la Lune. De plus, la masse de la Terre est 81,3 fois celle de la Lune. Ainsi, à ce point de la surface terrestre, la gravité terrestre agissant sur n’importe quel objet est environ 300 000 fois supérieure à la gravité de la Lune. C'est une idée courante que l'eau sur Terre directement sous la Lune s'élève dans la direction de la Lune, provoquant un écoulement de l'eau depuis d'autres endroits de la surface de la Terre, mais comme la gravité de la Lune est si petite comparée à celle de la Terre, elle ne le ferait pas. être suffisant pour soulever autant d'eau.

Cependant, les océans, les mers et les grands lacs de la Terre, étant de grands corps liquides, sont libres de se déplacer sous l'influence de forces latérales, et toute légère tendance à se déplacer horizontalement les met en mouvement. Toutes les eaux qui ne sont pas directement sous la Lune sont soumises à l'action de la composante de la force gravitationnelle de la Lune dirigée tangentiellement (tangentiellement) à la surface de la Terre, ainsi que de sa composante dirigée vers l'extérieur, et sont soumises à un déplacement horizontal par rapport au solide. la croûte terrestre. En conséquence, l'eau s'écoule des zones adjacentes de la surface terrestre vers un endroit situé sous la Lune. L’accumulation d’eau qui en résulte en un point sous la Lune y forme une marée. Le raz-de-marée lui-même en haute mer a une hauteur de seulement 30 à 60 cm, mais il augmente considérablement à l'approche des côtes des continents ou des îles.

En raison du mouvement de l’eau des zones voisines vers un point sous la Lune, des reflux d’eau correspondants se produisent en deux autres points éloignés de celle-ci, à une distance égale à un quart de la circonférence de la Terre. Il est intéressant de noter que la baisse du niveau de la mer en ces deux points s'accompagne d'une élévation du niveau de la mer non seulement du côté de la Terre faisant face à la Lune, mais également du côté opposé. Ce fait s'explique également par la loi de Newton. Deux ou plusieurs objets situés à des distances différentes de la même source de gravité et, par conséquent, soumis à une accélération de la gravité de grandeurs différentes, se déplacent l'un par rapport à l'autre, car l'objet le plus proche du centre de gravité y est le plus fortement attiré. L'eau au point sublunaire subit une plus forte attraction vers la Lune que la Terre en dessous, mais la Terre, à son tour, a une plus forte attraction vers la Lune que l'eau du côté opposé de la planète. Ainsi, un raz-de-marée apparaît, qui du côté de la Terre faisant face à la Lune est appelé direct, et du côté opposé - inversé. Le premier d’entre eux n’est que 5 % plus élevé que le second.

En raison de la rotation de la Lune sur son orbite autour de la Terre, environ 12 heures et 25 minutes s'écoulent entre deux marées hautes ou deux marées basses successives en un lieu donné. L'intervalle entre les points culminants des marées hautes et basses successives est d'env. 6 heures 12 minutes La période de 24 heures 50 minutes entre deux marées successives est appelée jour de marée (ou lunaire).

Inégalités de marée. Les processus de marée sont très complexes et de nombreux facteurs doivent être pris en compte pour les comprendre. Dans tous les cas, les principales caractéristiques seront déterminées par : 1) le stade de développement de la marée par rapport au passage de la Lune ; 2) l'amplitude de la marée et 3) le type de fluctuations de marée, ou la forme de la courbe du niveau d'eau. De nombreuses variations dans la direction et l'ampleur des forces de marée donnent lieu à des différences dans l'ampleur des marées du matin et du soir dans un port donné, ainsi qu'entre les mêmes marées dans différents ports. Ces différences sont appelées inégalités de marée.

Effet semi-diurne. Habituellement, en une journée, en raison de la force de marée principale - la rotation de la Terre autour de son axe - deux cycles de marée complets se forment. Vu du pôle Nord de l'écliptique, il est évident que la Lune tourne autour de la Terre dans le même sens que la Terre tourne autour de son axe : dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. À chaque révolution suivante, un point donné de la surface de la Terre reprend sa position directement sous la Lune un peu plus tard que lors de la révolution précédente. Pour cette raison, le flux et le reflux des marées sont retardés d’environ 50 minutes chaque jour. Cette valeur est appelée retard lunaire.

Inégalité d'un demi-mois. Ce principal type de variation se caractérise par une périodicité d'environ 14 jours 3/4, qui est associée à la rotation de la Lune autour de la Terre et à son passage par des phases successives, notamment les syzygies (nouvelles lunes et pleines lunes), c'est-à-dire moments où le Soleil, la Terre et la Lune sont situés sur la même ligne droite. Jusqu’à présent, nous n’avons abordé que l’influence des marées de la Lune. Le champ gravitationnel du Soleil affecte également les marées. Cependant, bien que la masse du Soleil soit bien supérieure à la masse de la Lune, la distance entre la Terre et le Soleil est tellement plus grande que la distance à la Lune que la force de marée du Soleil est inférieure à la moitié de celle de la Lune. Cependant, lorsque le Soleil et la Lune sont sur la même ligne droite, soit du même côté de la Terre, soit sur des côtés opposés (pendant la nouvelle ou la pleine lune), leurs forces gravitationnelles s'additionnent, agissant selon le même axe, et la la marée solaire chevauche la marée lunaire. De même, l’attraction du Soleil augmente le reflux provoqué par l’influence de la Lune. En conséquence, les marées deviennent plus hautes et les marées plus basses que si elles étaient causées par la seule gravité de la Lune. Ces marées sont appelées marées de vive-eau.

Lorsque les vecteurs forces gravitationnelles du Soleil et de la Lune sont perpendiculaires entre eux (lors des quadratures, c'est-à-dire lorsque la Lune est dans le premier ou le dernier quartier), leurs forces de marée s'opposent, puisque la marée provoquée par l'attraction du Soleil se superpose à la marée. reflux provoqué par la Lune. Dans de telles conditions, les marées ne sont pas aussi hautes et les marées ne sont pas aussi basses que si elles étaient dues uniquement à la force gravitationnelle de la Lune. De tels flux et reflux intermédiaires sont appelés quadrature. Dans ce cas, la plage des laisses de haute et basse mer est réduite d'environ trois fois par rapport à la marée de vive-eau. Dans l'océan Atlantique, les marées de vive-eau et les marées en quadrature sont généralement retardées d'un jour par rapport à la phase correspondante de la Lune. Dans l'océan Pacifique, un tel retard n'est que de 5 heures. Dans les ports de New York et de San Francisco et dans le golfe du Mexique, les marées de vive-eau sont 40 % plus élevées que celles en quadrature.

Lunaire La période de fluctuations des hauteurs de marée, résultant de la parallaxe lunaire, est de 27 jours et demi. La raison de cette inégalité est la variation de la distance entre la Lune et la Terre au cours de la rotation de cette dernière. En raison de la forme elliptique de l’orbite lunaire, la force de marée de la Lune au périgée est 40 % plus élevée qu’à l’apogée. Ce calcul est valable pour le port de New York, où l'effet de la Lune à l'apogée ou au périgée est généralement retardé d'environ 1 jour et demi par rapport à la phase correspondante de la Lune. Pour le port de San Francisco, la différence de hauteur de marée due au fait que la Lune soit au périgée ou à l'apogée n'est que de 32 %, et elles suivent les phases correspondantes de la Lune avec un retard de deux jours.

Inégalités quotidiennes. La durée de cette inégalité est de 24 heures 50 minutes. Les raisons de son apparition sont la rotation de la Terre autour de son axe et un changement dans la déclinaison de la Lune. Lorsque la Lune est proche de l'équateur céleste, les deux marées hautes d'un jour donné (ainsi que les deux marées basses) diffèrent légèrement, et les hauteurs des hautes et basses eaux du matin et du soir sont très proches. Cependant, à mesure que la déclinaison nord ou sud de la Lune augmente, les marées du matin et du soir du même type diffèrent en hauteur, et lorsque la Lune atteint sa plus grande déclinaison nord ou sud, cette différence est la plus grande. Les marées tropicales sont également connues, ainsi appelées parce que la Lune est presque au-dessus des tropiques du Nord ou du Sud.

L'inégalité diurne n'affecte pas de manière significative les hauteurs de deux marées basses successives dans l'océan Atlantique, et même son effet sur les hauteurs des marées est faible par rapport à l'amplitude globale des fluctuations. Cependant, dans l’océan Pacifique, la variabilité diurne est trois fois plus grande aux marées basses qu’aux marées hautes.

Inégalité semestrielle. Sa cause est la rotation de la Terre autour du Soleil et le changement correspondant dans la déclinaison du Soleil. Deux fois par an pendant plusieurs jours lors des équinoxes, le Soleil est proche de l'équateur céleste, c'est-à-dire sa déclinaison est proche de 0. La Lune est également située près de l’équateur céleste pendant environ 24 heures tous les demi-mois. Ainsi, pendant les équinoxes, il y a des périodes où les déclinaisons du Soleil et de la Lune sont approximativement égales à 0. L'effet total de génération de marée de l'attraction de ces deux corps à de tels moments se manifeste le plus visiblement dans les zones situées près de l'équateur terrestre. Si en même temps la Lune est dans la phase de nouvelle lune ou de pleine lune, ce qu'on appelle. grandes marées équinoxiales.

Ensoleillé inégalité parallactique. Le délai de manifestation de cette inégalité est d'un an. Sa cause est le changement de distance entre la Terre et le Soleil lors du mouvement orbital de la Terre. Une fois pour chaque révolution autour de la Terre, la Lune se trouve à sa plus courte distance au périgée. Une fois par an, vers le 2 janvier, la Terre, en mouvement sur son orbite, atteint également le point le plus proche du Soleil (périhélie). Lorsque ces deux moments d'approche la plus proche coïncident, provoquant la plus grande force de marée nette, on peut s'attendre à des niveaux de marée plus élevés et des niveaux de marée plus faibles. De même, si le passage de l'aphélie coïncide avec l'apogée, des marées plus basses et des marées moins profondes se produisent.

Change avec le temps.

Le phénomène de flux et de reflux des marées n'a pas changé au fil du temps, puisque le mouvement de la Lune et du Soleil reste le même qu'il y a mille ans - à savoir, le mouvement de ces deux corps célestes influence le flux et le reflux des marées. sur Terre.

Distribution et échelle de manifestation.

L'ampleur et la nature des marées dans diverses parties de la côte de l'océan mondial dépendent de la configuration des côtes, de l'angle d'inclinaison des fonds marins et d'un certain nombre d'autres raisons. Ils apparaissent le plus souvent sur les côtes océaniques. La pénétration des raz de marée dans les mers intérieures est difficile et l'amplitude des marées y est donc faible.

Les détroits danois, étroits et peu profonds, protègent efficacement la mer Baltique des marées. Les calculs théoriques montrent que l'amplitude des fluctuations de la hauteur du niveau d'eau dans la Baltique est d'environ 10 centimètres, mais il est quasiment impossible de voir ces marées, car elles sont complètement effacées par les fluctuations du niveau d'eau sous l'influence du vent ou changements de pression atmosphérique. Nos mers du sud - les mers Noire et Azov, qui communiquent avec les eaux de l'océan mondial par un certain nombre de détroits étroits, ainsi que les mers intérieures Égée et Méditerranée - sont protégées de manière encore plus fiable contre les raz-de-marée. Si la différence de niveau d'eau à marée haute et basse sur la côte atlantique de l'Espagne, près de Gibraltar, atteignait 3 mètres, alors dans la mer Méditerranée, près du détroit, elle n'est que de 1,3 mètre. Dans d’autres parties de la mer, les marées sont encore moins importantes et ne dépassent généralement pas 0,5 mètre. Dans la mer Égée et dans les détroits du Bosphore et des Dardanelles, le raz de marée s'atténue encore plus. Ainsi, dans la mer Noire, les fluctuations du niveau d'eau sous l'influence des marées sont inférieures à 10 centimètres. Dans la mer d'Azov, reliée à la mer Noire uniquement par l'étroit détroit de Kertch, l'amplitude des marées est proche de zéro.

Pour la même raison, les marées dans la mer du Japon sont très basses - ici elles atteignent à peine 0,5 mètre.

Si dans les mers intérieures, l'ampleur des marées est réduite par rapport à la côte océanique, alors dans les baies et les baies ayant une large connexion avec l'océan, elle augmente. Le raz-de-marée pénètre librement dans ces baies. Les masses d'eau se précipitent en avant, mais, contraintes par le rétrécissement des rives et ne trouvant pas d'issue, elles s'élèvent et inondent les terres à une hauteur considérable.

À l'entrée de la mer Blanche, dans ce qu'on appelle Voronka, les marées sont presque les mêmes que sur la côte de la mer de Barents, c'est-à-dire égales à 4 à 5 mètres. Au cap Kanin Nos, elles ne dépassent même pas les 3 mètres. Cependant, en entrant dans l'entonnoir de la mer Blanche qui se rétrécit progressivement, le raz-de-marée devient de plus en plus haut et atteint une hauteur de dix mètres dans la baie de Mezen.

La montée des eaux dans la partie la plus septentrionale de la mer d’Okhotsk est encore plus importante. Ainsi, à l'entrée de la baie de Chelikhov, le niveau de la mer à marée haute s'élève à 4 à 5 mètres, dans la partie supérieure (la plus éloignée de la mer) de la baie, il s'élève à 9,5 mètres et dans la baie de Penzhinskaya, il atteint près de 13 mètres. !

Les marées dans la Manche sont très hautes. Sur la côte anglaise, dans la petite baie de Lyme, l'eau en syzygie monte jusqu'à 14,4 mètres, et sur la côte française, près de la ville de Granville, même jusqu'à 15 mètres.

Les marées atteignent des valeurs extrêmes dans certaines zones de la côte atlantique du Canada. Dans le détroit de Frobisher (situé à l'entrée du détroit d'Hudson) - 15,6 mètres, et dans la baie de Fundy (près de la frontière américaine) - jusqu'à 18 mètres.

Parfois, l’influence des marées est visible sur les rivières. Dans la région de l'estuaire, un raz-de-marée provient de zones ouvertes de l'océan ou de la mer. À mesure que l'on s'approche du rivage, le niveau monte et le profil du raz-de-marée, sous l'influence d'une diminution de la profondeur et des caractéristiques de la configuration du rivage, se déforme. En bord de mer, sa pente avant devient plus raide que sa pente arrière. Depuis l'embouchure de la zone côtière, le raz de marée pénètre dans le système de canaux fluviaux. L’eau plus salée au fond du lit de la rivière, comme un coin, se déplace rapidement à contre-courant. La collision de deux flux venant en sens inverse, mer et rivière, provoque la formation d'un puits abrupt, appelé bora. Dans le fleuve Cantanjiang, qui se jette dans la mer de Chine orientale au sud de Shanghai, le forage atteint une hauteur de 7 à 8 mètres et la pente de la vague est de 70 degrés. Ce terrible mur d'eau remonte le fleuve à une vitesse de 15 à 16 kilomètres par heure, érodant les berges et menaçant de couler tout navire qui ne se réfugierait pas à temps dans les eaux calmes. Le plus grand fleuve d’Amérique du Sud, l’Amazone, est également célèbre pour sa puissante forêt. Là, une vague de 5 à 6 mètres de haut remonte le fleuve à trois mille kilomètres de l'océan. Sur le Mékong, les raz de marée s'étendent jusqu'à 500 km, sur le Mississippi - jusqu'à 400 km, sur la Dvina septentrionale - jusqu'à 140 km. La marée entraîne des eaux salées dans la rivière. Dans ce cas, à l'embouchure de la rivière, il se produit soit un mélange complet ou partiel des eaux fluviales et des eaux salées de la mer, soit un état stratifié se produit lorsqu'une forte différence de salinité de la surface et des eaux sous-jacentes est observée. L'eau salée pénètre plus loin dans l'embouchure de la rivière, plus la profondeur du canal et la densité (salinité) de l'eau de mer sont grandes et plus le débit de l'eau de la rivière est faible.

Mythes et légendes.

Pendant longtemps, les causes des marées sont restées floues. Dans les temps anciens, ils étaient expliqués par le souffle de la divinité océanique vivant dans la mer, ou par la respiration de la planète. D'autres hypothèses fantastiques ont été faites sur la nature des marées. (voir aussi rubrique Historique de l'étude)