Les marées et la Lune

Pourquoi deux bourrelets

La gravité de la Lune attire toute la Terre, mais pas de façon égale. Le côté tourné vers la Lune est attiré un peu plus fort que le centre de la Terre, et le côté opposé un peu moins. Cette différence d'attraction, appelée force de marée, étire légèrement la Terre le long de l'axe Terre–Lune.

C'est l'eau des océans qui réagit de la façon la plus visible. Elle s'accumule du côté tourné vers la Lune, où l'eau est tirée en avant de la Terre, et aussi du côté opposé, où l'eau reste en arrière tandis que la Terre est tirée loin d'elle. Il en résulte deux bourrelets, un de chaque côté de la planète.

Deux pleines mers par jour

En tournant, la Terre fait passer une côte par les deux bourrelets et par les deux zones basses qui les séparent. La plupart des endroits ont donc deux pleines mers et deux basses mers par jour.

Le cycle dure environ 24 h 50 et non 24 heures, car la Lune avance sur son orbite pendant que la Terre tourne. La Terre doit tourner un peu plus pour la rattraper. C'est pourquoi la pleine mer arrive environ 50 minutes plus tard chaque jour.

Les marées réelles sont plus compliquées que ce schéma simple. Les continents bloquent les bourrelets, les bassins océaniques oscillent comme l'eau d'une baignoire, et la forme locale des côtes compte beaucoup. Certains endroits n'ont qu'une pleine mer par jour, et la baie de Fundy, au Canada, peut connaître des écarts d'environ 15 m entre haute et basse mer. Les mers fermées comme la Méditerranée ont de faibles marées, souvent inférieures à 30 cm.

Le rôle du Soleil : vives-eaux et mortes-eaux

Le Soleil est bien plus massif que la Lune, mais il est aussi environ 390 fois plus éloigné. Comme la force de marée diminue très vite avec la distance, l'effet de marée du Soleil représente un peu moins de la moitié de celui de la Lune.

Quand le Soleil, la Lune et la Terre s'alignent, à la nouvelle et à la pleine Lune, leurs marées s'additionnent. Les pleines mers sont plus hautes et les basses mers plus basses. Ce sont les marées de vives-eaux, qu'on appelle en anglais spring tides parce que l'eau « jaillit », et non à cause de la saison.

Quand le Soleil et la Lune tirent à angle droit, au premier et au dernier quartier, leurs effets se compensent en partie. Le marnage est plus faible : ce sont les marées de mortes-eaux. Chaque situation revient environ deux fois par mois. Les marées sont aussi un peu plus fortes quand la Lune est près du périgée, son point le plus proche de la Terre.

La rotation synchrone

Les forces de marée agissent aussi sur les corps solides. Il y a longtemps, la Terre a soulevé des bourrelets dans la roche de la jeune Lune. La gravité terrestre a tiré sur ces bourrelets et a peu à peu ralenti la rotation de la Lune jusqu'à l'accorder à son orbite. Aujourd'hui, la Lune tourne sur elle-même en 27,3 jours, le temps qu'elle met à faire le tour de la Terre : elle nous montre donc toujours la même face.

On appelle cela la rotation synchrone, ou verrouillage gravitationnel, et c'est fréquent. La plupart des grandes lunes du Système solaire, dont les lunes galiléennes de Jupiter, sont en rotation synchrone avec leur planète. Pluton et sa lune Charon vont plus loin : chacune montre toujours la même face à l'autre.

La Lune s'éloigne lentement

La Terre tourne plus vite que la Lune ne fait le tour de son orbite : le frottement entraîne donc les bourrelets de marée légèrement en avant de la Lune. Ces bourrelets tirent la Lune vers l'avant sur son orbite, lui donnent de l'énergie et la font monter sur une orbite plus large. En même temps, la Lune retient les bourrelets et freine lentement la rotation de la Terre.

Des faisceaux laser renvoyés par les réflecteurs laissés par les astronautes d'Apollo et les rovers soviétiques montrent que la Lune s'éloigne d'environ 3,8 cm par an, à peu près la vitesse de pousse de vos ongles. Le jour terrestre s'allonge en parallèle, d'environ 2 millièmes de seconde par siècle. Il y a des centaines de millions d'années, une journée ne durait qu'environ 21 à 22 heures.

Observer les marées

Si vous habitez près d'une côte océanique, consultez l'annuaire des marées local, qui indique les heures et hauteurs prévues des pleines et basses mers. Comparez une semaine autour de la pleine ou de la nouvelle Lune avec une semaine autour d'un quartier, et vous verrez la différence entre vives-eaux et mortes-eaux.

Pensez à la sécurité. Les marées de vives-eaux peuvent recouvrir les plages et couper des chemins très vite : vérifiez les horaires avant de vous aventurer sur l'estran ou les rochers. Sur les côtes méditerranéennes ou de la mer Noire en Turquie, les marées sont si faibles que le vent et la pression atmosphérique font en général davantage varier le niveau de l'eau que la Lune.