Comment la Lune provoque les marées

La plupart des côtes connaissent deux marées hautes par jour, espacées d'environ 12 heures et 25 minutes.

Deux renflements, pas un seul

Reste une journée sur une plage : la mer monte et descend deux fois. La NASA l'explique ainsi. La gravité lunaire attire toute la Terre, mais pas avec la même intensité. Elle attire le plus le côté proche de la Lune, moins le centre terrestre et encore moins le côté opposé. L'eau du côté proche est attirée vers la Lune plus fortement que la Terre solide, elle-même plus attirée que l'eau du côté opposé. Résultat : un étirement selon l'axe Terre-Lune, avec deux renflements d'eau, l'un face à la Lune et l'autre à l'opposé.

Les flèches blanches du modèle montrent cette différence d'attraction, appelée force de marée. Sous la Lune et à l'opposé, elles pointent vers l'extérieur, loin du centre terrestre. À mi-chemin, elles pointent vers l'intérieur. La NASA propose une image utile : comme de l'eau versée sur une table, l'océan glisse bien plus facilement sur le côté qu'il ne se soulève. La force de marée pousse donc surtout l'eau le long de la surface, jusqu'aux deux renflements. Avec la rotation terrestre, chaque côte passe par les deux renflements et les deux creux : d'où deux marées hautes et deux marées basses par jour.

Pourquoi la marée arrive 50 minutes plus tard chaque jour

Les marées hautes ne sont pas espacées d'exactement 12 heures. Pendant un tour de la Terre, la Lune avance sur son orbite dans le même sens : une côte a donc besoin d'environ 50 minutes supplémentaires pour se retrouver sous elle. Un cycle complet sous la Lune prend environ 24 heures et 50 minutes, et ses deux marées hautes sont espacées d'environ 12 heures et 25 minutes. La NASA précise aussi que les renflements ne sont pas exactement alignés avec la Lune : la rotation terrestre les entraîne un peu en avant. La forme des baies et la profondeur de la mer compliquent encore les marées réelles. Il faut donc toujours consulter un annuaire local des marées.

Le Soleil intervient : vives-eaux et mortes-eaux

Le Soleil provoque lui aussi des marées. Selon la NASA, sa masse est environ 27 millions de fois celle de la Lune, mais il est environ 390 fois plus éloigné. Sa force de marée est donc un peu inférieure à la moitié de celle de la Lune. La distance compte autant parce que les marées viennent de la différence d'attraction à travers la Terre, qui diminue avec le cube de la distance : 27 000 000 ÷ 390³ ≈ 0.46. Aux nouvelles et pleines lunes, le Soleil et la Lune s'alignent et leurs renflements s'ajoutent : les hautes mers sont plus hautes et les basses mers plus basses. Ce sont les vives-eaux, appelées spring tides en anglais (sans rapport avec le printemps). Aux premiers et derniers quartiers, les attractions sont perpendiculaires et se compensent en partie : ce sont les mortes-eaux, moins marquées.

L'affichage du modèle prend la marée lunaire seule comme unité, soit 1. Ajouter une marée solaire de 0.46 dans le même axe donne 1.46 en vives-eaux ; à angle droit, les deux se compensent partiellement et donnent 0.54 en mortes-eaux. Dans ce modèle simple, les vives-eaux sont donc environ 2.7 fois plus importantes que les mortes-eaux. Le rapport réel dépend des côtes. Les roches subissent aussi les marées. Selon la NASA, la Terre solide s'étire légèrement, et son attraction fait monter et descendre la surface lunaire d'environ 10 à 15 cm : les mesures laser vers les réflecteurs Apollo doivent en tenir compte.