Actualité à la Hune

Marée du siècle

Syzygie, périhélie, périgée, équinoxe, saros, écliptique…

  • Publié le : 18/03/2015 - 00:01

Le samedi 21 mars au soir, le coefficient de marée atteindra 119 : c’est la première « marée du siècle » du troisième millénaire, appellation un peu abusive dans la mesure où ce phénomène se reproduit quasiment à l’identique tous les dix-huit ans (saros). Mais pourquoi la marée est-elle aussi importante en ce lendemain de printemps ? Quelques éclairages astronomiques…

 

Grande marée 119La grande marée de l’équinoxe de printemps va provoquer un énorme déplacement d’eau le long des côtes atlantiques, et en particulier à l’Ouest de la presqu’île du Cotentin par effet de résonance de l’onde marée…Photo @ Julien Girardot Sea&C°

 

Tout vient de l’attraction universelle formulée par Newton : les astres s’attirent proportionnellement à leur masse et en fonction inverse du carré de leur distance. Pour la Terre, les deux astres les plus « attractifs » sont le Soleil (dont la masse est 332 400 fois celle de la Terre) et la Lune (dont la masse est 0,02 fois celle de la Terre) mais le premier oscille entre 147 100 000 et 152 100 000 kilomètres puisque la rotation de la Terre autour du Soleil est un ellipse (et non un cercle parfait), tandis que notre satellite est distant de 406 000 à 356 000 kilomètres.

 

Grande marée 119Si le plan de l’écliptique terrestre autour du Soleil est considéré comme constant puisque référence du système de coordonnées célestes, l’orbite lunaire est inclinée entre 5° et 5,28° selon un cycle de 173 jours.Photo @ Shom Il en découle que la Lune étant en moyenne 389 fois plus proche de la Terre que le Soleil, son influence est 2,25 fois supérieure à l’astre lumineux. Les autres planètes du système solaire ont aussi une action, mais leur masse et leur distance à la Terre sont telles qu’elles ne peuvent augmenter ou diminuer que très légèrement la force génératrice de la marée en particulier lors des conjonctions planétaires (par exemple le 21 mars prochain avec Venus et Mars, une heure un quart après le coucher du soleil).

 

Questions de force

 

En tournant autour de la Terre, la Lune compense la force d’attraction gravitationnelle qui ferait tomber le satellite sur nous, par une force centrifuge qui vise à s’échapper de son orbite (la Lune s’éloigne toutefois de 38 mm par an). Mais cette rotation de notre satellite en 24h50’ n’est pas un cercle mais une ellipse dont la Terre est l’un des foyers. De même, la Terre tourne autour du Soleil dans un plan, l’écliptique avec une orbite elliptique.

 

Mont Saint-MichelAu Mont Saint-Michel, l’amplitude de la marée de 119 du 21 mars 2015 au soir atteindra 14,15 mètres : le rocher sera entièrement entouré d’eau grâce aux travaux de suppression du parking.Photo @ Julien Girardot

 

Ainsi le périhélie désigne la position de la Terre lorsqu’elle est la plus proche du Soleil (en 2015, le 4 janvier à 6h38 TU), l’aphélie étant la position la plus éloignée (6 juillet 2015 à 19h00 TU). Le périgée désigne la position de la Lune lorsqu’elle est la plus proche de la Terre (en particulier le 19 mars à 19h59 TU, mais la plus faible valeur de l’année 2015 était le 19 février à 7h48 TU = 356 991 km) et l’apogée sa position la plus éloignée (en 2015, le 14 septembre à 11h29 TU = 406 465 km).

 

Grande marée 119Différence de diamètre apparent de la Lune selon sa position en apogée ou en périgée.Photo @ Guillaume Cannat

 

Le 19 mars, la Lune passera à son périgée à 19h38 TU à 357 584 kilomètres de la Terre et le 20 mars, jour de l’équinoxe de printemps, le Soleil ne sera qu’à 149 000 000 kilomètres de la Terre. Cette conjonction astronomique fait que le coefficient de marée du 21 mars atteint 119, pour une valeur maximale de 120, une valeur qui pourrait avoir lieu dans 5 000 ans environ lorsqu’il y aura une éclipse totale (Lune ou Soleil), à l’équinoxe (printemps ou automne), quand la Lune sera à son périgée et la Terre à son périhélie…

 

Equinoxes-SolsticesL’axe de rotation de la Terre sur elle-même étant inclinée par rapport à son orbite autour du Soleil entraîne les saisons avec les équinoxes de printemps et d’automne et les solstices d’hiver et d’été.Photo @ Shom Enfin, comme la Terre tourne sur elle-même selon un axe de rotation incliné de 23°26 par rapport au plan de l’écliptique (orbite terrestre autour du Soleil), les équinoxes de printemps et d’automne indiquent que l’axe de rotation de la Terre est dans un plan orthogonal à la direction du Soleil : la durée des jours est égale à celle des nuits, au Nord comme au Sud du globe, et le Soleil est à son zénith à l’équateur. Lorsque l’axe de rotation de la Terre sur elle-même penche vers le Soleil, ce sont les solstices : d’été dans l’hémisphère Nord et d’hiver dans l’hémisphère Sud (21 juin 2015), d’hiver dans l’hémisphère Nord et d’été dans l’hémisphère Sud (22 décembre 2015).

 

Lignes cotidalesLes lignes cotidales expliquent la propagation de l’onde marée dans le sens contraire des aiguilles d’une montre dans l’hémisphère Nord. Ces lignes cotidales tournent autour de points amphidromiques où l’onde marée est nulle. Photo @ DRLa syzygie est une situation astronomique où trois corps célestes sont alignés, en conjonction ou en opposition. Or le 20 mars au matin, la Lune va passer juste devant le Soleil provoquant une éclipse totale visible aux îles Féroé et au milieu de l’Atlantique. Cette nouvelle lune va donc augmenter la force génératrice de la marée qui propage l’onde marée autour de points amphidromiques (où la marée est nulle) dans le sens contraire des aiguilles d’une montre dans l’hémisphère Nord : les lignes cotidales matérialisent cette propagation.

 

De plus, la Lune tourne autour de la Terre en une lunaison, qui correspond à la durée du cycle des phases de la Lune, soit 29 jours 12 heures 44 minutes : Nouvelle Lune quand le satellite est entre le Soleil et la Terre, soit une syzygie de conjonction  (ce qui aura lieu le 19 mars avec l’éclipse totale), et Pleine Lune quand la Terre est entre le Soleil et la Lune, soit une syzygie d’opposition avec des marées de vive-eau (coefficient de 90 à 120) ; Premier Quartier et Dernier Quartier sont les quadratures, la Lune étant à 90° de l’axe Terre-Soleil avec des marées de morte-eau (coefficient de 20 à 50).

 

Grande marée 119Sur dix-huit jours, la courbe d’amplitude d’une marée indique une phase d’augmentation du marnage (revif) avec un maximum deux jours après la Pleine Lune (âge de la marée) correspondant aux vives eaux, puis une phase de diminution de l’amplitude (déchet) jusqu’à deux jours après le dernier quartier (morte-eau). Cette courbe correspond à une marée de type semi-diurne avec deux pleines mers (PM) et deux basses mers (BM) par jour ayant sensiblement la même hauteur.Photo @ Shom

 

Enfin, la masse d’eau déplacée par la force génératrice de la marée est telle qu’il y a un effet d’inertie et donc la plus forte marée (le plus grand coefficient) est décalée par rapport au passage de la Lune en syzygie : c’est l’âge de la marée. Elle est variable d’un lieu à l’autre du globe mais toujours identique pour un même endroit. Sur les côtes atlantiques européennes comme à Brest, le décalage est d’un jour et demi alors qu’il n’est que d’un jour sur les côtes atlantiques des États-Unis et quasiment nul sur les côtes américaines du Pacifique.

 

Grande marée 119Il faudra être prudent lorsque la basse mer va faire découvrir les confettis de roches qui parsèment la baie de Morlaix !Photo @ Jacques Vapillon Sea&C°

 

Influence mondiale de la marée

 

Même dans les mers les plus fermées du monde, la marée a une influence sur la hauteur d’eau : ainsi en Méditerranée, l’amplitude atteint au minimum dix centimètres dans tout le bassin, avec un marnage moyen à Marseille de 21 centimètres (variant de 3 cm à 77 cm). Près de Venise, l’amplitude dépasse le mètre en vive-eau, à Trieste elle atteint jusqu’à 1,90 m !

 

Marées mondialesSur l’ensemble du globe terrestre, l’amplitude de la marée est la plus faible au milieu des océans (couleur bleu foncé) et la plus forte dans les grandes baies comme au Canada, en Manche, en Patagonie (couleur rouge foncé)…Photo @ Shom L’amplitude d’une marée (ou marnage) est la différence de hauteur entre une Pleine Mer (PM) et une Basse Mer (BM) consécutives, tandis que la hauteur de la marée est la distance de la surface de la mer à un instant donné au-dessus (ou au-dessous) du niveau moyen. Selon le lieu, la forme du bassin, la profondeur de l’eau… la marée possède un cycle journalier plus ou moins régulier, le type semi-diurne étant le plus fréquent sur les côtes atlantiques, avec deux PM et deux BM d’amplitude similaire par jour.

 

Cette courbe sinusoïdale des flux et reflux de la mer se traduit par la règle des douzièmes qui permet de connaître approximativement, la hauteur d’eau à toute heure de la marée : après la BM, le niveau monte de 1/12ème du marnage, de 2/12ème pendant la deuxième heure, de 3/12ème pendant la troisième puis de nouveau de 3/12ème la quatrième heure, 2/12ème la cinquième et 1/12ème la sixième heure.

 

Grande marée 119L’amplitude des marées est nettement plus faible au large et sur les îles (comme ici aux Roques) que sur les côtes des continents, surtout si les fonds remontent très progressivement comme en Manche.Photo @ Gilles Marin-Raget/Sea&Co

 

Au large, l’effet des marées est peu sensible même sur les îles océaniques, les plus grandes amplitudes de vive-eau ayant lieu à Sao Miguel (Açores) avec 1,50 m, alors que le marnage n’est que de 85 centimètres à Sainte-Hélène (Atlantique Sud), de 30 cm à Tahiti (Pacifique Sud), de 50 cm à l’île Maurice (Océan Indien Sud)… Les plus fortes marées ont lieu dans la baie de Fundy (Canada) avec 19,60 mètres, suivi par Puerto Gallegos (Argentine) avec 18 mètres. En Europe, la rivière Severn (Pays de Galles) subit des marées de 16,80 mètres tandis qu’en France, le marnage atteint 16,10 mètres à Granville…

 

EcliptiqueL’axe de rotation de la Terre sur elle-même est incliné de 23°26 par rapport au plan de l’écliptique qui correspond à l’orbite terrestre autour du Soleil.Photo @ DRÀ noter que de part et d’autre du canal de Panama, Cristobal (Atlantique) et Balboa (Pacifique) ne sont séparés que de 50 kilomètres : le marnage moyen atteint pourtant seulement 25 cm à Cristobal (maximum 91 cm en vive-eau) alors qu’il est de 3,65 m à Balboa (maximum 6,70 m). Cela est dû au fait que l’onde marée est engendrée au sein des océans : les centres de gravité du Pacifique et de l’Atlantique sont en fait éloignés de plus de 20 000 kilomètres !

 

Mais pourquoi la même onde marée passant par Brest, Roscoff, Saint-Malo, Cherbourg… ne provoque-t-elle pas la même élévation (et la même baisse) du niveau de la mer ? En fait, la vitesse de l’onde marée est d’autant plus rapide que la profondeur est grande : à l’entrée de la Manche, elle se déplace à 80 milles/heure par fonds de 200 m, à 17 milles/heure au milieu de la Manche par moins de 50 m de profondeur. Lorsque l’onde marée remonte sur des fonds inclinés, elle se compresse et l’amplitude augmente.

 

Force maréeLa force d’attraction de la Lune est nulle au centre de la Terre, maximale au zénith (et orientée vers notre satellite) et au nadir (et orientée à l’opposé de notre satellite), dirigée plus ou moins vers le centre de la Terre pour les points situés perpendiculairement à l’axe zénith-nadir : c’est la force génératrice de la marée.Photo @ DRDans le golfe de Gascogne, les grandes profondeurs se trouvent à petite distance de la côte : le marnage ne dépasse pas 4,50 mètres. En Manche, l’onde marée se compresse sur la presqu’île du Cotentin avec un effet de résonance qui amplifie le phénomène du côté du Mont Saint-Michel. En revanche après le raz Blanchard, l’onde marée venant de traverser la Manche, rencontre l’onde venant de la Mer du Nord : cette combinaison diminue rapidement le marnage entre Calais et Dunkerque, tandis qu’une onde stationnaire s’installe sur Cherbourg.

 

En fait, pour un même coefficient de marée (95), la PM à Brest a lieu à 6h22 avec une profondeur d’eau de 7,14 m au-dessus du zéro des cartes ; elle s’établit à 7h57 pour 9,42 m à Ploumanac’h ; à Cancale, la PM est à 8h33 avec 13,10 m ; à Cherbourg, à 10h14 pour 6,37 m et à Dunkerque, à 14h17 pour 5,94 m…

 

Grande marée 119La basse mer de la mi-journée du 21 mars devrait déchaler très loin grâce aux hautes pressions atmosphériques. Photo @ Jacques Vapillon

 

La marée du siècle

 

Ainsi le 21 mars 2015 aura lieu la première « marée du siècle » avec un coefficient de 119 (la dernière ayant eu lieu le 10 mars 1997, soit il y a 6 585,32 jours qui correspondent à un saros ou période chaldéenne). Elle est due essentiellement à l’association d’une syzygie de conjonction, d’une éclipse totale de la Lune, de l’équinoxe de printemps, d’une position de la Terre proche de son périhélie et d’une Lune proche de son périgée… Au Mont Saint-Michel, le marnage va atteindre le 21 mars au soir 14,15 mètres alors qu’une semaine plus tard lors du Premier Quartier de la Lune, le marnage ne sera plus que de 4,25 mètres (coefficient 36)…

 

Heureusement, les prévisions météorologiques pour le 21 mars 2015 indiquent que l’énorme anticyclone (1 054 hPa) installé ces jours derniers sur la Finlande va se scinder en deux cellules dont l’une sera centrée sur les îles britanniques. En conséquence, il n’y aura pas de surcote (une dépression de 980 hPa aurait fait monter le niveau de la mer d’une trentaine de centimètres !) mais a contrario, une basse mer très prononcée sous l’effet combiné de hautes pressions sur la France (plus la masse d’air est importante, plus la mer est poussée vers le fond) et d’un vent de secteur Est à Nord-Est qui va contribuer à repousser l’onde marée. Il ne devrait donc pas y avoir de dégâts à la pleine mer, mais en revanche, il faudra aller à la pêche à pied à la basse mer pour ramasser les coquillages !

 

Ile de SeinL’île de Sein ne devrait pas être submergée par la grande marée d’équinoxe même si le point culminant n’est que de neuf mètres car les conditions anticycloniques vont empêcher la Pleine Mer de surcoter. Photo @ Thierry Martinez/Sea&Co.