EntréeOrbitez le flux et le reflux de ce qui est commun. Marées marines
Les flux et reflux sont appelés augmentations et diminutions périodiques des niveaux d’eau dans les océans et les mers.
Deux fois par jour, avec un intervalle d'environ 12 heures et 25 minutes, l'eau près du rivage de l'océan ou de la haute mer monte et, s'il n'y a pas d'obstacles, inonde parfois de grands espaces - c'est la marée. Ensuite, l'eau baisse et recule, exposant le fond : c'est la marée basse. Pourquoi cela arrive-t-il? Même les peuples anciens y ont pensé et ont remarqué que ces phénomènes sont associés à la Lune. I. Newton a été le premier à souligner la raison principale du flux et du reflux des marées - c'est l'attraction de la Terre par la Lune, ou plutôt la différence entre l'attraction de la Lune vers la Terre entière dans son ensemble et sa coquille d'eau.
Explication du flux et du reflux des marées par la théorie de Newton
L'attraction de la Terre par la Lune consiste en l'attraction de particules individuelles de la Terre par la Lune. Les particules actuellement plus proches de la Lune sont attirées plus fortement par celle-ci, tandis que les particules plus éloignées le sont moins. Si la Terre était absolument solide, cette différence de force de gravité ne jouerait aucun rôle. Mais la Terre n'est pas un corps absolument solide, donc la différence entre les forces d'attraction des particules situées près de la surface de la Terre et près de son centre (cette différence est appelée force de marée) déplace les particules les unes par rapport aux autres, et la Terre , principalement sa coquille d'eau, est déformée.
En conséquence, du côté face à la Lune et du côté opposé, l’eau monte, formant des crêtes de marée, et l’excès d’eau s’y accumule. Pour cette raison, le niveau d'eau dans d'autres points opposés de la Terre diminue à ce moment-là - la marée basse se produit ici.
Si la Terre ne tournait pas et que la Lune restait immobile, alors la Terre, ainsi que sa coquille aqueuse, conserveraient toujours la même forme allongée. Mais la Terre tourne et la Lune se déplace autour de la Terre en 24 heures 50 minutes environ. Au cours de la même période, les pics de marée suivent la Lune et se déplacent le long de la surface des océans et des mers d'est en ouest. Puisqu'il existe deux projections de ce type, un raz-de-marée passe sur chaque point de l'océan deux fois par jour avec un intervalle d'environ 12 heures et 25 minutes.
Pourquoi la hauteur du raz-de-marée est-elle différente ?
En pleine mer, l'eau monte légèrement au passage d'un raz-de-marée : environ 1 m ou moins, ce qui reste pratiquement inaperçu pour les marins. Mais au large des côtes, même une telle montée du niveau de l’eau est perceptible. Dans les baies et les baies étroites, le niveau de l'eau monte beaucoup plus haut à marée haute, car le rivage empêche le mouvement du raz-de-marée et l'eau s'accumule ici pendant tout le temps entre la marée basse et la marée haute.
La marée la plus haute (environ 18 m) est observée dans l'une des baies de la côte canadienne. En Russie, les marées les plus hautes (13 m) se produisent dans les baies Gizhiginskaya et Penzhinskaya de la mer d'Okhotsk. Dans les mers intérieures (par exemple, dans la Baltique ou la Noire), le flux et le reflux des marées sont presque imperceptibles, car les masses d'eau se déplaçant avec le raz de marée océanique n'ont pas le temps de pénétrer dans ces mers. Mais néanmoins, dans chaque mer ou même lac, des raz-de-marée indépendants apparaissent avec une petite masse d'eau. Par exemple, la hauteur des marées dans la mer Noire n'atteint que 10 cm.
Dans la même zone, la hauteur de la marée peut être différente, car la distance entre la Lune et la Terre et la hauteur maximale de la Lune au-dessus de l'horizon changent avec le temps, ce qui entraîne une modification de l'ampleur des forces de marée.
Marées et soleil
Le soleil affecte également les marées. Mais les forces de marée du Soleil sont 2,2 fois inférieures aux forces de marée de la Lune.
Pendant la nouvelle lune et la pleine lune, les forces de marée du Soleil et de la Lune agissent dans la même direction - on obtient alors les marées les plus hautes. Mais pendant les premier et troisième quartiers de la Lune, les forces de marée du Soleil et de la Lune s'opposent, de sorte que les marées sont plus petites.
Marées dans la coque aérienne de la Terre et dans son corps solide
Les phénomènes de marée se produisent non seulement dans l'eau, mais également dans l'enveloppe aérienne de la Terre. On les appelle marées atmosphériques. Les marées se produisent également dans le corps solide de la Terre, puisque la Terre n’est pas absolument solide. Les fluctuations verticales de la surface terrestre dues aux marées atteignent plusieurs dizaines de centimètres.
Utilisation pratique des marées
Une centrale marémotrice est un type particulier de centrale hydroélectrique qui utilise l'énergie des marées, et en fait l'énergie cinétique de la rotation de la Terre. Les centrales marémotrices sont construites sur les rives des mers, où les forces gravitationnelles de la Lune et du Soleil modifient le niveau de l’eau deux fois par jour. Les fluctuations des niveaux d'eau près du rivage peuvent atteindre 18 mètres.
En 1967, une centrale marémotrice est construite en France à l'embouchure de la Rance.
En Russie, depuis 1968, un TPP expérimental est opérationnel dans la baie de Kislaya, sur la côte de la mer de Barents.
Il existe des SPE à l'étranger - en France, en Grande-Bretagne, au Canada, en Chine, en Inde, aux États-Unis et dans d'autres pays.
Le contenu de l'article
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, même si elles sont petites dans les lacs.
Cascade réversible
(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 d'eau baisse d'environ 33 cm. La diminution de la pression atmosphérique entraîne une augmentation correspondante du niveau d'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 qu'appelées marées, 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 des niveaux d'eau associées aux phénomènes de marée sont utilisées dans le système d'écluses 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 globe.
| INFORMATIONS SUR LES MARÉES DANS CERTAINS PORTS DU MONDE | ||||
| Port | Intervalle entre les marées | Hauteur moyenne de la marée, m | Hauteur de la marée vive, m | |
| h | min | |||
| M. Morris-Jessep, Groenland, Danemark | 10 | 49 | 0,12 | 0,18 |
| Reykjavik, Islande | 4 | 50 | 2,77 | 3,66 |
| R. Koksoak, détroit d'Hudson, Canada | 8 | 56 | 7,65 | 10,19 |
| St. John's, Terre-Neuve, Canada | 7 | 12 | 0,76 | 1,04 |
| Barntko, baie de Fundy, Canada | 0 | 09 | 12,02 | 13,51 |
| Portland, États-Unis Maine, États-Unis | 11 | 10 | 2,71 | 3,11 |
| Boston, États-Unis Massachusetts, États-Unis | 11 | 16 | 2,90 | 3,35 |
| New York, New York New York, États-Unis | 8 | 15 | 1,34 | 1,62 |
| Baltimore, PC. Maryland, États-Unis | 6 | 29 | 0,33 | 0,40 |
| Plage de Miami Floride, États-Unis | 7 | 37 | 0,76 | 0,91 |
| Galveston, c.p. Texas, États-Unis | 5 | 07 | 0,30 | 0,43* |
| O. Maraça, Brésil | 6 | 00 | 6,98 | 9,15 |
| Rio de Janeiro, Brésil | 2 | 23 | 0,76 | 1,07 |
| Callao, Pérou | 5 | 36 | 0,55 | 0,73 |
| Balboa, Panama | 3 | 05 | 3,84 | 5,00 |
| San Francisco Californie, États-Unis | 11 | 40 | 1,19 | 1,74* |
| Seattle, Washington, États-Unis | 4 | 29 | 2,32 | 3,45* |
| Nanaimo, Colombie-Britannique, Canada | 5 | 00 | ... | 3,42* |
| Sitka, Alaska, États-Unis | 0 | 07 | 2,35 | 3,02* |
| Lever du soleil, Cook Inlet, États-Unis Alaska, États-Unis | 6 | 15 | 9,24 | 10,16 |
| Honolulu, pièce. Hawaï, États-Unis | 3 | 41 | 0,37 | 0,58* |
| Papeete, environ. Tahiti, Polynésie française | ... | ... | 0,24 | 0,33 |
| Darwin, Australie | 5 | 00 | 4,39 | 6,19 |
| Melbourne, Australie | 2 | 10 | 0,52 | 0,58 |
| Rangoun, Birmanie | 4 | 26 | 3,90 | 4,97 |
| Zanzibar, Tanzanie | 3 | 28 | 2,47 | 3,63 |
| Le Cap, Afrique du Sud | 2 | 55 | 0,98 | 1,31 |
| Gibraltar, Vlad. Grande Bretagne | 1 | 27 | 0,70 | 0,94 |
| Granville,France | 5 | 45 | 8,69 | 12,26 |
| Leath, Royaume-Uni | 2 | 08 | 3,72 | 4,91 |
| Londres, Grande-Bretagne | 1 | 18 | 5,67 | 6,56 |
| Douvres, Royaume-Uni | 11 | 06 | 4,42 | 5,67 |
| Avonmouth, Royaume-Uni | 6 | 39 | 9,48 | 12,32 |
| Ramsey, le P. Maine, Royaume-Uni | 10 | 55 | 5,25 | 7,17 |
| Oslo, Norvège | 5 | 26 | 0,30 | 0,33 |
| Hambourg, Allemagne | 4 | 40 | 2,23 | 2,38 |
| * Amplitude de marée journalière. | ||||
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 il 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 d’une grande série 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. 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.
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, un poids énorme. 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 de déplacement latéral, 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 objets ou plus 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 uniquement par la gravité de la Lune. De telles 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, due à 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 révolution 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 (une chambre creuse ou un tuyau) monté verticalement sur le fond marin se trouve 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 d’apparition 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 insurmontables. 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 d'eau baisse d'environ 33 cm. La diminution de la pression atmosphérique entraîne une augmentation correspondante du niveau d'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 qu'appelées marées, 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 des niveaux d'eau associées aux phénomènes de marée sont utilisées dans le système d'écluses 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 globe.
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 deux ans, j'étais en vacances sur la côte de l'océan Indien, sur la magnifique île de Ceylan. Mon petit hôtel n’était qu’à 50 mètres de l’océan. Chaque jour, j'observais de mes propres yeux tous les mouvements puissants et la vie turbulente de l'océan. Un matin, je me tenais sur le rivage, regardant les vagues et réfléchissant à ce qui donne de la force à une vibration si puissante de l'océan, à ses flux et reflux quotidiens.
Qu'est-ce qui donne le pouvoir au flux et au reflux
La gravité affecte également le mouvement de tous les objets. Mais si la gravité provoque les marées dans les océans et que l’eau provoque l’eau en Afrique, alors pourquoi n’y a-t-il pas de marées dans les lacs ? Hmm, et si nous supposions que tout ce que nous savons est faux. De nombreuses personnes intelligentes du monde scientifique l’expliquent ainsi. La gravité terrestre au point A est plus faible qu'au point B. L'effet net de la gravité terrestre étire l'océan. Après quoi il gonfle des côtés opposés.
Oui, effectivement les faits sont réels et il existe une différence dans la force gravitationnelle de la Lune aux points A et B.
Le malentendu réside dans l’explication des renflements. Peut-être qu’ils n’apparaissent pas en raison de différences d’attraction. Mais les raisons sont moins évidentes et confuses. Il s'agit davantage de la pression cumulée à différents endroits de la colonne d'eau. Et la Lune transforme la Terre en une pompe hydraulique à l'échelle planétaire, et l'eau gonfle en se pressant vers le centre. Par conséquent, le moindre impact suffit pour que le mouvement des vagues commence.
Un peu plus sur les marées
Mais j'aimerais comprendre pourquoi ils ne sont pas dans une autre accumulation d'eau :
- dans le corps humain (il est composé à 80 % d’eau) ;
- dans un bain rempli ;
- dans les lacs;
- dans des tasses de café, etc.
Très probablement en raison d'une pression plus faible que dans l'océan et d'un système hydraulique médiocre. Contrairement à l’océan, ce sont toutes de petites accumulations d’eau. La superficie du lac, de la coupe et du reste n'est pas suffisante pour que la pression minimale exercée sur celui-ci modifie le niveau de l'eau, créant des vagues.
Les grands lacs peuvent créer une pression pour des mini marées. Mais comme les vents et les éclaboussures créent de grandes ondulations, nous ne les remarquons tout simplement pas. Les marées se forment partout, elles sont tout simplement très microscopiques.
La Lune se déplace autour de la Terre à une vitesse moyenne de 1,02 km/sec sur une orbite à peu près elliptique dans la même direction dans laquelle se déplacent la grande majorité des autres corps du système solaire, c'est-à-dire dans le sens inverse des aiguilles d'une montre lorsque l'on regarde l'orbite de la Lune depuis le Pôle Nord. Le demi-grand axe de l'orbite de la Lune, égal à la distance moyenne entre les centres de la Terre et de la Lune, est de 384 400 km (environ 60 rayons terrestres). En raison de l'ellipticité de l'orbite, la distance à la Lune varie entre 356 400 et 406 800 km. La période de révolution de la Lune autour de la Terre, appelée mois sidéral, est sujette à de légères fluctuations de 27,32166 à 29,53 jours, mais aussi à une très faible réduction séculaire. La Lune ne brille qu'avec la lumière réfléchie par le Soleil, donc une moitié, face au Soleil, est éclairée et l'autre est immergée dans l'obscurité. La quantité de la moitié éclairée de la Lune qui nous est visible à un moment donné dépend de la position de la Lune sur son orbite autour de la Terre. À mesure que la Lune se déplace sur son orbite, sa forme change progressivement mais continuellement. Les différentes formes visibles de la Lune sont appelées ses phases.
Les flux et reflux sont familiers à tous les surfeurs. Deux fois par jour, le niveau des eaux océaniques monte et descend, et dans certains endroits de manière très importante. Chaque jour, la marée arrive 50 minutes plus tard que la veille.
La Lune est maintenue sur son orbite autour de la Terre parce qu'il existe entre ces deux corps célestes des forces gravitationnelles qui les attirent l'une vers l'autre. La Terre s'efforce constamment d'attirer la Lune vers elle, et la Lune attire la Terre vers elle. Parce que les océans sont de grandes masses de liquide et peuvent s’écouler, ils sont facilement déformés par les forces gravitationnelles de la Lune et prennent la forme d’un citron. La boule de roche solide qu’est la Terre reste au milieu. En conséquence, du côté de la Terre qui fait face à la Lune, un renflement d’eau apparaît et un autre renflement similaire apparaît du côté opposé.
Alors que la Terre solide tourne sur son axe, les rivages océaniques subissent des marées hautes et basses, qui se produisent deux fois toutes les 24 heures et 50 minutes, lorsque les rivages océaniques traversent des monticules d'eau. La durée de cette période est supérieure à 24 heures car la Lune elle-même se déplace également sur son orbite.
En raison des marées océaniques, une force de friction apparaît entre la surface de la Terre et les eaux des océans, ralentissant la vitesse de rotation de la Terre autour de son axe. Nos journées deviennent progressivement de plus en plus longues ; chaque siècle, la durée du jour augmente d'environ deux millièmes de seconde. On en trouve des preuves dans certains types de coraux qui poussent de telle manière qu'ils laissent chaque jour une cicatrice nette sur le corps du corail. La croissance change tout au long de l'année, de sorte que chaque année a sa propre bande, comme un cerne annuel sur un arbre coupé. En étudiant des coraux fossiles vieux de 400 millions d’années, les océanologues ont découvert qu’à cette époque l’année comptait 400 jours d’une durée de 22 heures. Les restes fossilisés de formes de vie encore plus anciennes indiquent qu’il y a environ 2 milliards d’années, une journée ne durait que 10 heures. Dans un futur lointain, la durée d’un jour sera égale à notre mois. La Lune se trouvera toujours au même endroit, puisque la vitesse de rotation de la Terre autour de son axe coïncidera exactement avec la vitesse de l'orbite de la Lune. Même aujourd’hui, grâce aux forces de marée entre la Terre et la Lune, la Lune fait constamment face à la Terre du même côté, à l’exception de petites fluctuations. De plus, la vitesse de déplacement de la Lune sur son orbite augmente constamment. En conséquence, la Lune s’éloigne progressivement de la Terre à raison d’environ 4 cm par an.
La Terre projette une longue ombre dans l’espace, bloquant la lumière du Soleil. Lorsque la Lune entre dans l’ombre de la Terre, une éclipse lunaire se produit. Si vous étiez sur la Lune lors d’une éclipse lunaire, vous verriez la Terre passer devant le Soleil, le bloquant. Souvent, la Lune reste à peine visible, brillant d’une faible lumière rougeâtre. Bien qu'elle soit dans l'ombre, la Lune est éclairée par une petite quantité de lumière rouge du soleil, qui est réfractée par l'atmosphère terrestre vers la Lune. Une éclipse totale de Lune peut durer jusqu'à 1 heure et 44 minutes. Contrairement aux éclipses solaires, les éclipses lunaires peuvent être observées depuis n’importe quel endroit sur Terre où la Lune est au-dessus de l’horizon. Bien que la Lune parcoure toute son orbite autour de la Terre une fois par mois, les éclipses ne peuvent pas se produire mensuellement en raison du fait que le plan de l'orbite de la Lune est incliné par rapport au plan de l'orbite de la Terre autour du Soleil. Au maximum sept éclipses peuvent se produire par an, dont deux ou trois doivent être lunaires. Les éclipses solaires se produisent uniquement à la nouvelle Lune, lorsque la Lune se trouve exactement entre la Terre et le Soleil. Les éclipses lunaires se produisent toujours pendant la pleine lune, lorsque la Terre se trouve entre la Lune et le Soleil.
Avant que les scientifiques ne voient les roches lunaires, ils avaient trois théories sur l’origine de la Lune, mais n’étaient pas en mesure de prouver qu’elles étaient exactes. Certains pensaient que la Terre nouvellement formée tournait si rapidement qu’elle rejetait une partie de la matière, qui devenait ensuite la Lune. D'autres ont suggéré que la Lune venait des profondeurs de l'espace et avait été capturée par la force de gravité terrestre. La troisième théorie était que la Terre et la Lune se sont formées indépendamment, presque simultanément et à peu près à la même distance du Soleil. Les différences dans la composition chimique de la Terre et de la Lune indiquent qu’il est peu probable que ces corps célestes n’en aient jamais été un.
Il n’y a pas si longtemps, une quatrième théorie est apparue, qui est aujourd’hui considérée comme la plus plausible. C’est l’hypothèse de l’impact géant. L’idée de base est que lorsque les planètes que nous voyons aujourd’hui étaient en train de se former, un corps céleste de la taille de Mars s’est écrasé sur la jeune Terre avec une force énorme sous un angle oblique. Dans ce cas, les substances plus légères des couches externes de la Terre devraient s'en détacher et se disperser dans l'espace, formant un anneau de fragments autour de la Terre, tandis que le noyau de la Terre, constitué de fer, resterait intact. Finalement, cet anneau de débris a fusionné pour former la Lune.
En étudiant les substances radioactives contenues dans les roches lunaires, les scientifiques ont pu calculer l'âge de la Lune. Les roches de la Lune sont devenues solides il y a environ 4,4 milliards d'années. La lune s'était apparemment formée peu de temps avant ; son âge le plus probable est d'environ 4,65 milliards d'années. Ceci est cohérent avec l'âge des météorites, ainsi qu'avec les estimations de l'âge du Soleil.
Les roches les plus anciennes de la Lune se trouvent dans les zones montagneuses. L’âge des roches extraites des mers de lave solidifiée est beaucoup plus jeune. Lorsque la Lune était très jeune, sa couche externe était liquide en raison de la température très élevée. Au fur et à mesure que la Lune se refroidissait, sa couverture externe, ou croûte, s'est formée, dont certaines parties se trouvent maintenant dans les régions montagneuses. Au cours du demi-milliard d’années suivant, la croûte lunaire a été continuellement bombardée par des astéroïdes, c’est-à-dire de petites planètes et des roches géantes apparues lors de la formation du système solaire. Après les impacts les plus violents, d'énormes bosses sont restées à la surface
Il y a entre 4,2 et 3,1 milliards d’années, la lave coulait à travers des trous dans la croûte, inondant les mares circulaires laissées à la surface après des impacts d’une force colossale. La lave, inondant de vastes zones plates, a créé des mers lunaires qui, à notre époque, sont des océans de roches solidifiés.