les  marées

La force d'attraction est proportionnelle à la masse des objets et inversement proportionnelle au carré de leur distance.
La force d'attraction est proportionnelle à la masse des objets et inversement proportionnelle au carré de leur distance.

Les objets massifs exercent entre eux des forces d'attraction gravitationnelle. Si les Grecs avaient déjà remarqué une relation entre les marées et le mouvement de la Lune, ce n'est qu'avec la théorie de la gravitation universelle de Newton qu'on a compris que la Lune exerçait une influence gravitationnelle sur les océans.

Les points les plus proches subissent les forces les plus intenses.
Les points les plus proches subissent les forces les plus intenses.

Les astres ne sont pas des objets ponctuels. Tous les points de notre planète subissent cette force d'attraction, mais avec plus ou moins d'intensité en fonction de leur distance à la Lune. C'est cette attraction différentielle qui est à l'origine des marées. Le point le plus proche de la Lune (la surface de l'océan) sera plus attiré que le fond de l'océan, cela provoque un renflement. De même de l'autre côté, la surface de l'océan sera moins attiré que le reste de la planète, cela provoque le renflement opposé.

On imagine facilement les marées comme une variation du niveau des océans qui peut atteindre 20 m comme dans la baie de Fundy en Nouvelle Ecosse (Canada). Mais les forces s'exercent aussi sur la croûte terrestre, et la déformation continentale nous fait monter et descendre de 40 cm, 2 fois par jour.

L'effet de marée est proportionnel à la masse des objets mais inversement proportionnel au cube de leur distance.
L'effet de marée est proportionnel à la masse des objets mais inversement proportionnel au cube de leur distance.

La force d'attraction gravitationnelle est inversement proportionnelle au carré de la distance, mais la différence d'attraction gravitationnelle est elle, proportionnelle au cube de la distance. Ainsi, le Soleil qui est 27,5 millions de fois plus massif que la Lune mais qui est 390 fois plus éloigné ne contribue que pour la moitié de la force exercée par la Lune sur notre planète. Lorsque la Lune et le Soleil sont alignés (phases de pleine lune et nouvelle lune) ces 2 forces se combinent.

La Terre est 81 fois plus massive que la Lune, notre satellite subit un effet de marée 22 fois plus important que celui que la Lune exerce sur la Terre.

les  conséquences

Quelle que soit la phase, la Lune nous montre toujours la même face.
Quelle que soit la phase, la Lune nous montre toujours la même face.

1. Les forces de marées créent un couple de forces qui ralentit la rotation de l'objet sur lui-même.

La Lune nous montre toujours la même face (quelque soit sa phase), sa rotation est devenue synchrone : elle fait un tour sur elle-même, dans le même temps qu'elle effectue une révolution autour de la Terre.

2. Les effets de marées de la Lune sur la Terre provoquent de la même façon un ralentissement de la rotation de la Terre sur elle-même. Sur des coraux fossilisés datant du Dévonien (400 millions d'années)  on compte 410 jours dans une année , la journée ne durait que 21h 30. A l'origine, au moment de la formation de la Lune, il y a 4,526 milliards d'années la durée du jour valait 6h, il y avait près de 1500 jours par an.

La rotation de la Terre, c'est à dire la durée de notre journée, va continuer de s'allonger (de 2 ms par siècle) et, à terme, la rotation de la Terre cessera d'augmenter lorsque la Terre montrera aussi à la Lune toujours la même face, on aura atteint une rotation synchrone à notre tour : la durée de la journée sera égale à 43 jours (22,5 jours de jour et 22,5 jours de nuit !).

3. En physique, "rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme" Antoine Laurent de Lavoisier.

Si la vitesse de rotation de la Terre diminue, il faut bien que cette énergie se transforme en quelque chose d'autre : c'est l'augmentation de la distance Terre-Lune. La conservation du moment angulaire (le produit de la vitesse angulaire de rotation par la distance Terre-Lune) se comprend aisément en pensant à une patineuse sur glace. Lorsqu'elle fait la toupie, on voit bien qu'elle tourne plus vite les bras serrés le long du corps que les bras écartés. Si la Terre ralentit, la Lune s'éloigne = 3,84 cm par an.


3 bis. Lors des éclipses de Soleil (on devrait plutôt dire : occultations du Soleil), la Lune a à peu près le même diamètre apparent que le Soleil dans le ciel. Si la Lune s'éloigne de nous, son diamètre apparent diminue, elle ne pourra plus cacher le Soleil en entier, on n'aura plus que des éclipses annulaires, dommage pour le spectacle !