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On explique de même les allongements très nets constatés dans les couples de galaxies suffisamment rapprochées : un pont tend à s’établir entre elles, et des bras s’étirent du côté opposé.
Les marées
du globe terrestre
La Terre comprend deux masses
fluides, l’atmosphère et l’hydrosphère, enveloppant l’une et l’autre la partie solide, laquelle présente dans son ensemble une élasticité comparable à celle de l’acier. Il doit donc exister sur la Terre trois espèces de marées,
les marées atmosphériques, les marées océaniques et les marées de la partie solide, que l’on appelle ordinairement marées terrestres. Toutefois, l’existence des marées atmosphériques
n’a jamais pu être constatée de façon probante.
Force génératrice des marées
La Lune et le Soleil sont les deux seuls astres à considérer, la première en raison de sa proximité, le second en raison de sa masse. Par suite de la faiblesse des dimensions de la Terre comparées à la distance de ces astres, l’écart entre les actions newtoniennes exercées par chacun d’eux sur le centre de la Terre et sur un point de sa surface a un caractère différentiel, et la force qui engendre les marées est inversement proportionnelle au cube de la distance de l’astre considéré. Bien que cette force soit proportionnelle à la masse de l’astre, l’effet de distance est tellement prépondérant que l’action du Soleil n’atteint pas la moitié de celle que la Lune exerce. Les effets des deux astres se superposent et leur résultante constitue la force génératrice luni-solaire. Ces effets sont de l’ordre du dix-millionième de l’accélération de la pesanteur ; la composante verticale de la force génératrice fait varier très légèrement l’intensité de la pesanteur, et la composante horizontale altère sa direction d’un angle qui est de l’ordre du centième de seconde sexagésimale (0,01″).
Périodicités de la force
génératrice
La force génératrice exercée par un astre en un point de la Terre varie sous l’effet des deux mouvements qui font varier en ce point la direction et la distance de l’astre, c’est-à-dire la rotation terrestre et le mouvement orbital de l’astre.
La rotation terrestre a une périodicité diurne, mais, dans le cas particulier où l’astre est dans le plan de l’équateur terrestre, la symétrie du champ de force associé à l’astre, par rapport à un plan diamétral de la Terre perpendiculaire à la direction de l’astre, crée une périodicité semi-diurne qui, compte tenu du
mouvement orbital de l’astre, est de 12 h 25 dans le cas de la Lune, de 12 h dans celui du Soleil.
En dehors de ce cas exceptionnel, le phénomène est quelque peu perturbé, mais, comme la déclinaison de l’astre reste toujours inférieure à 28°, il apparaît seulement dans le schéma semi-diurne une inégalité diurne qu’on interprète comme la superposition d’une action diurne à l’action semi-diurne.
Le mouvement orbital de l’astre introduit des inégalités déclinationnelles d’une période d’environ deux semaines pour la Lune et de six mois pour le Soleil, ainsi que des inégalités parallac-tiques de périodes doubles. Combinées avec la rotation terrestre, ces inégalités correspondent à de petites composantes de la force génératrice, dont les périodes diffèrent légèrement d’un jour ou d’un demi-jour de l’astre.
Les termes à longue période qui subsistent sont également très faibles.
Les marées de
l’hydrosphère
Principales composantes de la
marée
Les oscillations du niveau de la mer ont été remarquées dès l’Antiquité, et elles sont restées pendant très longtemps l’unique manifestation connue du phé-
nomène des marées. Leur rattachement au principe de la gravitation universelle a permis de définir quantitativement l’action du Soleil et de la Lune sur les particules liquides des océans.
Pour établir le mécanisme de cette action, on considère que chaque composante périodique de la force géné-
ratrice suscite une marée partielle de même période, et l’on admet que la marée totale est la superposition de toutes les marées partielles, qu’on appelle aussi ondes, ou composantes.
Comme les bassins océaniques sont des systèmes mécaniques qui ont des périodes propres d’oscillation, une force périodique extérieure peut y entretenir des oscillations forcées de même période qu’elle, mais l’amplitude et la phase de ces oscillations dé-
pendent essentiellement des conditions mécaniques du système ; il peut même se produire des phénomènes analogues à des résonances. Cette théorie dynamique s’applique aux composantes les plus importantes des marées, tandis que les ondes à longue période, qui n’ont qu’une faible amplitude, sont régies par une théorie statique qui permet d’obtenir les phases, mais qui ne fournit les amplitudes qu’à un facteur constant près.
L’ensemble des ondes semi-diurnes constitue la marée semi-diurne, qui présente deux pleines mers et deux basses mers par jour lunaire. Les principales de ces ondes sont une onde lunaire moyenne et une onde solaire moyenne ; ce sont celles que créeraient une Lune et un Soleil tournant d’un mouvement circulaire uniforme dans le plan de l’équateur. On considère également une onde lunaire causée par la variation de la distance de la Lune à la Terre. Le caractère de la marée semi-diurne lui est presque partout imposé par l’onde lunaire moyenne, de beaucoup la plus importante du groupe.
Lors des pleines et des nouvelles lunes, l’onde solaire moyenne est en phase avec l’onde lunaire moyenne et leurs effets s’ajoutent, c’est la vive-eau ; lors des quartiers, les effets des deux ondes se retranchent, il y a morte-eau.
Le groupe des ondes diurnes, moins nombreuses, forme la marée diurne, downloadModeText.vue.download 5 sur 575
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qui ne comporte qu’une pleine mer et une basse mer par jour. Cette marée éprouve des variations d’amplitude nettement plus grandes que celles de la marée semi-diurne, les ondes du groupe diurne s’annulant quand l’astre correspondant passe par le plan de l’équateur.
Allure et amplitude des marées
La marée que l’on observe résulte essentiellement de la superposition de la marée diurne et de la marée semi-
diurne. La résonance des bassins pélagiques vis-à-vis des composantes de la marée étant relativement peu serrée, la hiérarchie des diverses ondes est généralement conservée à l’intérieur de chaque groupe. Mais elle intervient considérablement dans l’importance relative des deux groupes, et cela suffit à expliquer les aspects très divers que revêt l’allure de la marée. Sur les côtes bordant l’océan Atlantique, principalement sur celles d’Europe et d’Afrique, la marée diurne est très faible, et le phénomène total présente presque uniformément un caractère semi-diurne régulier. Dans l’océan Pacifique, au contraire, la marée diurne est beaucoup plus importante, au point d’imprimer parfois son caractère à la marée totale (côtes du Tonkin), mais l’amplitude n’atteint jamais celle que l’on rencontre dans beaucoup de régions à marée semi-diurne à peu près pure.
Quand la marée diurne n’est pas né-
gligeable par rapport à la marée semi-diurne, et aussi dans le cas inverse, on observe des marées mixtes ou des ma-rées à inégalité diurne (océan Pacifique et océan Indien).
La propagation de l’onde-marée par faibles profondeurs peut être altérée par des phénomènes d’origine hydraulique que l’on interprète par la superposition d’harmoniques supérieurs des ondes principales. L’allure de la courbe de marée est assez fortement modifiée (« tenue du plein » au Havre, double basse mer à Portland, double pleine mer à Southampton).