phénomène des marées

Sur un rivage, l'eau monte puis redescend selon un mouvement qui se répète. La différence de hauteur entre une basse mer et la pleine mer suivante s'appelle le marnage. Elle n'est pas la même partout : elle est quasi nulle à Tahiti, faible près de l'île de Wight et particulièrement élevée à Cherbourg.

La théorie dynamique de Laplace décrit ce phénomène comme une onde oscillante, de période approximative de 12 heures 25 minutes, organisée autour de points fixes nommés points amphidromiques.

Le phénomène des marées est la variation périodique du niveau des mers et des océans, mise en relation depuis l'Antiquité avec le mouvement de la Lune. La théorie statique proposée par Newton l'explique à partir de l'attraction gravitationnelle. La théorie dynamique développée par Laplace représente plutôt la marée comme une onde en mouvement oscillatoire.

Dans ce modèle dynamique, la période de l'onde vaut approximativement 12 heures 25 minutes. L'organisation de l'onde repose sur une vingtaine de points fixes répartis sur le globe : les points amphidromiques. En chacun de ces points, le marnage est nul. Le marnage mesure l'écart de hauteur entre une basse mer et la pleine mer suivante.

La périodicité ne signifie donc pas que l'amplitude est identique en tout lieu. Le marnage est quasi nul à Tahiti, faible près de l'île de Wight et particulièrement élevé à Cherbourg. La période décrit la répétition temporelle du mouvement ; le marnage décrit son étendue verticale locale.

Considérons un exemple théorique où l'onde de marée suit exactement la période approximative du modèle dynamique.
Données :
• une pleine mer est observée à 6 h 00 ;
• la période retenue est d'environ 12 h 25 min ;
• on cherche l'heure de la pleine mer suivante dans ce modèle simplifié.

1. On ajoute d'abord 12 heures à 6 h 00 : on obtient 18 h 00.

2. On ajoute ensuite 25 minutes à 18 h 00 : on obtient 18 h 25.

3. La pleine mer suivante est donc attendue vers 18 h 25 dans ce modèle. Le contrôle consiste à soustraire 6 h 00 à 18 h 25 : l'intervalle retrouvé est bien 12 h 25 min. Ce calcul illustre la période ; il ne calcule pas le marnage, qui dépend du lieu.

Pour comparer deux lieux, on observe le marnage plutôt que la seule présence d'une marée. Un marnage quasi nul à Tahiti et un marnage particulièrement élevé à Cherbourg signalent deux amplitudes locales très différentes.

Pour suivre la répétition du mouvement, on utilise la période de l'onde. La valeur approximative de 12 h 25 min sert à situer un état suivant dans un modèle périodique, sans renseigner sa hauteur.

Pour expliquer le phénomène, le choix dépend de la question posée. La théorie statique de Newton met l'accent sur l'attraction gravitationnelle ; la théorie dynamique de Laplace décrit l'onde et son mouvement oscillatoire.

Marée et marnage. La marée est la variation périodique du niveau de la mer. Le marnage est seulement l'écart de hauteur entre une basse mer et la pleine mer suivante. À un point amphidromique, le critère décisif est que ce marnage vaut zéro.

Période et marnage. La période mesure une durée de répétition, approximativement 12 h 25 min dans le modèle dynamique présenté. Le marnage mesure une différence de hauteur. Deux lieux peuvent relever du même mouvement périodique tout en présentant des marnages très différents.

Une période approximative n'est pas un horaire universel. Les 12 h 25 min caractérisent le mouvement oscillatoire du modèle dynamique. Il faut donc présenter une heure obtenue par addition comme une estimation du modèle, et non comme une observation garantie en tout lieu.

Le cas charnière est un marnage nul. Aux points amphidromiques, le marnage vaut zéro. Une très faible différence de hauteur observée ailleurs ne suffit pas à transformer ce lieu en point amphidromique ; il faut distinguer le cas nul du cas seulement faible.

La périodicité ne fixe pas l'amplitude. La quasi-absence de marnage à Tahiti, sa faiblesse près de l'île de Wight et sa valeur particulièrement élevée à Cherbourg interdisent d'appliquer une même différence de hauteur à tout le globe.

L'article Le flux et le reflux de la mer : une théorie dynamique prolonge l'étude de la représentation dynamique du mouvement des marées.