Astronomie

Quelles sont les positions de la Terre, de la Lune et du Soleil à un moment où il y a le moins de différence entre les marées hautes et basses ?

Quelles sont les positions de la Terre, de la Lune et du Soleil à un moment où il y a le moins de différence entre les marées hautes et basses ?


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Est-ce que cela se produit quand il y a une pleine lune ?


Les marées « neap », lorsqu'il y a le moins de différence entre la marée haute et la marée basse, se produisent généralement au moment des premier et troisième quartiers de lune. Les marées de « printemps », lorsqu'il y a la plus grande différence entre la marée haute et la marée basse, se produisent généralement au moment de la nouvelle et de la pleine lune. Le moment exact est compliqué par votre position sur terre, la forme/taille et la profondeur de l'océan, les côtes ainsi que la distance de la lune à la terre et la distance de la terre au soleil.


Quelles sont les positions de la Terre, de la Lune et du Soleil à un moment où il y a le moins de différence entre les marées hautes et basses ?

Réponse TL;DR : La réponse simple à cette question est deux fois par mois, lorsque la Lune est à moitié pleine. Une réponse pas si simple est à peu près tous les 8,85 ans, lorsque la Lune est à moitié pleine et que la Lune est proche de l'apogée. Une réponse complète : qui sait ? Il y a des milliers de fréquences différentes impliquées, et leurs contributions changent avec le temps.

Les plus grandes variations de marée (différence entre la marée haute et la marée basse) se produisent lorsque les marées induites par la Lune et le Soleil sont en phase. Ce sont les marées de printemps, et cela se produit deux fois par mois, à peu près près de la pleine lune et de la nouvelle lune (mais avec quelques variations d'un endroit à l'autre). Les plus petites variations (c'est ce que demande la question) se produisent lorsque les marées induites par la Lune et le Soleil sont déphasées. Ce sont les marées mortes, et cela se produit également deux fois par mois, à peu près lorsque la Lune est à moitié pleine, ou au premier et au troisième trimestre.

La contribution de la Lune aux marées est environ le double de celle du Soleil (mais cela varie également d'un endroit à l'autre). L'orbite de la Lune est excentrique, donc la variation des marées sera encore plus grande lorsque la Lune est pleine ou nouvelle et la Lune est la plus proche de la Terre. Ce sont les grandes marées périgées. Le revers de cet effet, ce que pose la question, seraient les marées mortes qui se produisent lorsque la Lune est la plus éloignée de la Terre. Ce sont les marées mortes de l'Apogée. Voir Donald Olson (2012), "Perigean Spring Tides and Apogean Neap Tides in History," Résumés de la réunion de l'American Astronomical Society # 219.

J'ai décrit trois effets de fréquence différents ci-dessus. Il existe un grand nombre d'autres considérations de fréquence qui affectent l'amplitude des marées. La théorie moderne des marées est le résultat des efforts combinés de William Thomson (Lord Kelvin), George Darwin, E.W. Brown et A.T. Doodson. À l'époque de Doodson, il y avait 388 composantes de fréquence différentes des marées utilisées. Ma description ci-dessus n'en capture que trois. De nos jours, les gens utilisent plus d'un millier de fréquences différentes pour caractériser pleinement les comportements des marées.

Tous ces effets sont faibles par rapport à ceux qui se traduisent par les grandes marées et les marées mortes. Les variations de marée (différence entre la marée haute et la marée basse) qui distinguent les grandes marées des mortes-eaux peuvent être énormes, plusieurs mètres à certains endroits. Les variations de marée qui distinguent les grandes marées périgées des grandes marées apogées sont beaucoup, beaucoup plus petites, de l'ordre du pouce. Les autres milliers d'effets sont encore plus petits.


Terre, Lune et Soleil

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Un point omis dans cet article est la référence à ce qui pourrait être une marée basse "plate", où les eaux hautes et basses sont fondamentalement les mêmes, sans mouvement de marée pendant 24 heures, par exemple. Cela ne se produit que dans quelques endroits dans le monde, y compris le golfe du Mexique et le golfe de Saint-Vincent, en Australie-Méridionale, où il est appelé marée "Dodge". Amphibie54 20 août 2010

@ GlassAxe - Les navigateurs des navires utilisent souvent des cartes des marées en combinaison avec des horloges de marée. Les cartographes tracent les marées par rapport à une certaine région et prennent en compte les effets de marée de la topographie locale. Ces outils sont plus précis pour déterminer l'activité des marées, alors qu'une horloge de marée est utilisée comme référence pour avoir une idée relative du moment où la marée haute ou basse se produira. GlassAxe 20 août 2010

@ PelesTears- J'ai vu des montres de plongée et de surf avec des horloges de marée intégrées, et je me suis toujours demandé comment elles fonctionnaient. Je n'ai jamais su que les marées arrivaient à intervalles réguliers ou qu'il y avait des marées de vive-eau et des marées mortes. Entre ce que vous avez écrit et ce que l'auteur de l'article a écrit, j'ai beaucoup appris sur le fonctionnement des marées.

Par contre, j'ai une question. Comment les marins et autres navigateurs océaniques utilisent-ils les horloges à marée pour naviguer sur les mers ? PelesLarmes 20 août 2010

Les horloges de marée sont des horloges populaires utilisées par les surfeurs, les marins et toute autre personne concernée par le cycle des marées. Ils fonctionnent sur un cycle de 12 heures et 25 minutes, ce qui est le temps qu'il faut à la marée haute pour refluer et revenir à la marée haute.

La précision d'une horloge des marées dépend du moment où elle est réglée. C'est à cause de l'intervalle lunitidal, qui a à voir avec l'emplacement du soleil par rapport à la lune. Pendant la grande marée, les effets de marée solaire et lunaire sont synchronisés puisque le soleil et la lune sont alignés. Lors d'une marée morte, la synchronisation est désactivée puisque la lune et le soleil sont à angle droit l'un de l'autre.

C'est pourquoi la marée morte est la marée la plus faible et la marée de printemps la plus forte. Une horloge de marée réglée pendant la marée de printemps sera plus précise qu'une horloge réglée pendant la marée morte.


Marées lunaires et solaires

Les marées provoquent des changements quotidiens des niveaux d'eau dans de nombreuses zones côtières. Des facteurs tels que la topographie locale et les conditions météorologiques contribuent au moment et à la hauteur des marées, mais la principale raison des marées est l'attraction gravitationnelle entre l'eau liquide sur la Terre et la Lune. Tous les objets sur Terre subissent des forces de marée. Cependant, l'effet est plus prononcé avec l'eau car, en tant que liquide, il est plus facilement déformé par gravité par rapport aux objets solides.

L'attraction gravitationnelle entre deux objets dépend de la masse * des objets et de la distance qui les sépare. Plus ils sont proches l'un de l'autre, plus l'attraction gravitationnelle est forte entre eux. Pour cette raison, l'eau la plus proche de la Lune subit plus de force gravitationnelle de la Lune que l'eau plus éloignée. L'eau la plus éloignée de la Lune subit la moindre force.

Les différences de force gravitationnelle avec la distance provoquent la formation de deux renflements d'eau. L'eau la plus proche de la Lune est attirée avec plus de force, créant un renflement vers la Lune. L'eau la plus éloignée de la Lune s'éloigne de la Lune. Pour donner un sens à ce second renflement, réfléchissez-le par rapport au reste de la Terre. La Terre est plus proche de la Lune que ne l'est cette eau, et la Lune tire la Terre vers elle avec plus de force qu'elle n'attire l'eau, laissant un renflement d'eau derrière elle.

La Terre tourne à travers ces deux renflements d'eau lorsqu'elle tourne sur son axe. Si la Lune était stationnaire et que le seul mouvement était la rotation de la Terre, il y aurait deux marées hautes et deux marées basses toutes les 24 heures. La Lune n'est pas stationnaire. Pendant les 24 heures qu'il faut à la Terre pour effectuer une rotation autour de son propre axe, la Lune se déplace légèrement dans la même direction. En conséquence, un point sur Terre doit tourner 50 minutes de plus pour « rattraper » la Lune. Cette période *iciité signifie qu'en moyenne :

  • Depuis un point de vue sur la Terre, la Lune met 24 heures et 50 minutes pour effectuer une orbite complète.
  • Il y a une marée haute ou basse toutes les 6 heures et 12 minutes.
  • Les marées hautes surviennent environ 12 heures et 25 minutes après la marée haute précédente. Idem pour les marées basses, elles se produisent environ une fois toutes les 12 heures et 25 minutes.
  • Chaque jour, les marées hautes et basses se produisent environ 50 minutes plus tard que la veille.

La gravité du Soleil influence également les niveaux d'eau sur la Terre. Les renflements de marée solaire sont environ la moitié de la taille de ceux causés par la Lune. Comme la Lune, l'attraction gravitationnelle vers le Soleil crée un renflement vers le Soleil et un autre loin de lui. Contrairement à la Lune, les marées solaires* ne varient pas d'un jour à l'autre. S'il n'y avait pas de Lune, la période de marée quotidienne serait exactement de 24 heures. La marée haute serait à midi et à minuit, et la marée basse à 18 h et 6 h tous les jours.

L'orientation de la Lune et du Soleil varie l'une par rapport à l'autre au cours du cycle lunaire. Les différentes phases de la Lune sont une manifestation de cette variation. Ce changement d'orientation entraîne également une variation prévisible des hauteurs de marée au cours du cycle mensuel.

  • Les plus grands marnages sont appelés Spring tide * s. Celles-ci se produisent pendant les pleines et les nouvelles Lunes lorsque l'influence gravitationnelle du Soleil et de la Lune s'alignent l'une sur l'autre.
  • Les plus petites amplitudes de marée sont appelées Neap tide * s. Ceux-ci se produisent pendant les premier et troisième quartiers de la Lune lorsque l'influence gravitationnelle du Soleil et de la Lune sont à angle droit l'une par rapport à l'autre.

L'illustration ci-dessus explore comment le système orbital Terre-Lune-Soleil provoque des modèles de marées quotidiens et mensuels. L'illustration utilise un système simplifié qui suppose que les marées se produisent sur une Terre parfaitement sphérique et recouverte d'eau qui tourne autour de son propre centre de gravité. Des facteurs supplémentaires influencent les modèles de marée réels, mais étant donné l'influence écrasante de la Lune, un modèle simplifié qui n'inclut que la Lune fournit un pouvoir explicatif substantiel pour les modèles de marée quotidiens. L'ajout du Soleil et les interactions entre le Soleil et la Lune expliquent les tendances mensuelles des marées.

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Rapides de marée

Lorsque des courants de marée rapides sont forcés de traverser des canaux étroits, ils peuvent créer des rapides de marée dangereux avec des vagues stationnaires, de grands contre-courants et des tourbillons intimidants. À première vue, un passage en pleine crue avec des rapides déchaînés peut sembler infranchissable, alors qu'en fait, vous venez de vous présenter au mauvais moment. Ces passages peuvent être navigables en voilier, mais uniquement à faible courant. Si vous calculez mal le mou et arrivez trop tard, le courant est peut-être déjà devenu trop fort et vous devrez peut-être attendre des heures avant que la prochaine fenêtre d'opportunité ne passe.

L'un des ensembles de rapides de marée les plus rapides au monde se trouve juste à notre porte : les rapides Sechelt à Skookumchuk Narrows (juste au nord de Vancouver). Ici, l'étroite ouverture entre le détroit de Georgia et Sechelt Inlet voit des débits allant jusqu'à 17,6 nœuds alors que les courants de marée poussent d'énormes volumes d'eau à travers les détroits.


Quelles sont les positions de la Terre, de la Lune et du Soleil à un moment où il y a le moins de différence entre les marées hautes et basses ? - Astronomie

Les marées sont la montée et la descente du niveau de l'océan. Ils sont causés par l'attraction gravitationnelle du Soleil et de la Lune ainsi que par la rotation de la Terre.

Les marées se succèdent lorsque la Lune tourne autour de la Terre et que la position du Soleil change. Tout au long de la journée, le niveau de la mer monte ou descend constamment.

1. Le niveau de la mer monte
2. La marée haute est atteinte
3. Le niveau de la mer baisse
4. La marée basse est atteinte
5. Retour au numéro 1

Ce cycle peut se produire une ou deux fois par jour selon l'emplacement de la zone de la Lune. Les marées qui se produisent une fois par jour sont dites diurnes. Les marées qui se produisent deux fois par jour sont dites semi-diurnes. Parce que la Terre tourne dans le même sens que la Lune, le cycle est en fait légèrement plus long qu'une journée à 24 heures et 50 minutes.

Alors que le Soleil et la rotation de la Terre ont tous deux un impact de marée, l'emplacement de la Lune a le plus d'effet sur la marée. La gravité de la Lune provoque une marée haute à la fois du côté de la Terre directement sous la Lune (marée sublunaire) et du côté opposé de la Terre (antipode). Les marées basses se situent sur les côtés de la Terre à 90 degrés de la Lune. Voir l'image ci-dessous.

  • Courant de crue - Un courant de crue se produit lorsque le niveau de la mer monte vers la marée haute. L'eau coule vers le rivage et s'éloigne de l'océan.
  • Courant de reflux - Un courant de reflux se produit lorsque le niveau de la mer baisse vers la marée basse. L'eau s'écoule du rivage vers l'océan.
  • Eaux étales - À l'heure exacte de la marée haute ou de la marée basse, il n'y a pas de courant. Ce temps s'appelle l'eau morte.

Le marnage est la différence de niveau de la mer entre la marée basse et la marée haute. L'amplitude des marées variera à différents endroits en fonction de l'emplacement du Soleil et de la Lune ainsi que de la topographie de la ligne de rivage.

En haute mer, l'amplitude des marées est généralement d'environ 2 pieds. Cependant, les amplitudes des marées peuvent être beaucoup plus grandes près du rivage. La plus grande amplitude de marée se trouve sur la côte de la baie de Fundy au Canada, où les marées peuvent varier jusqu'à 40 pieds de la marée haute à la marée basse.


Marées océaniques

À la surface de la Terre, la force gravitationnelle de la Lune est environ 2,2 fois supérieure à celle du Soleil. L'action marémotrice de la Lune résulte des variations de son champ gravitationnel à la surface de la Terre par rapport à sa force au centre de la Terre. L'effet est que l'eau a tendance à s'accumuler sur les parties de la surface de la Terre directement vers et directement en face de la Lune et à s'épuiser ailleurs. Les régions d'accumulation se déplacent à la surface au fur et à mesure que la position de la Lune varie par rapport à la Terre, principalement à cause de la rotation de la Terre mais aussi à cause du mouvement orbital de la Lune autour de la Terre. Il y a environ deux marées hautes et deux marées basses par jour à un endroit donné, mais elles se produisent à des heures qui changent d'un jour à l'autre. L'intervalle moyen entre les marées hautes consécutives est de 12 heures 25 minutes. L'effet du Soleil est similaire et additif à celui de la Lune. Par conséquent, les marées de plus grande portée ou amplitude (marées de printemps) se produisent à la nouvelle lune, lorsque la Lune et le Soleil sont dans la même direction, et à la pleine lune, lorsqu'elles sont dans des directions opposées, les marées de plus petite portée (marées de morte-eau) se produisent aux phases intermédiaires de la Lune.

Bien que les marées observées possèdent les caractéristiques générales susmentionnées, ce modèle ne correspond pas à une paire de renflements qui se déplacent autour de la Terre. L'inertie de l'eau, l'existence de continents et les effets liés à la profondeur de l'eau entraînent des comportements beaucoup plus compliqués. Pour les principaux océans, une combinaison de théorie et d'observation indique l'existence de points amphidromiques, auxquels la marée montante et descendante est nulle, des modèles de marées hautes et basses tournent autour de ces points (dans le sens horaire ou antihoraire). Les amplitudes sont généralement inférieures à un mètre.

Dans certaines mers semi-fermées, telles que la mer Méditerranée, la mer Noire et la mer Baltique, une onde stationnaire, ou seiche de marée, peut être générée par les forces locales de montée des marées. Dans ces mers, le marnage du niveau de la mer n'est que de l'ordre du centimètre.

Les marées s'observent le plus facilement - et de la plus grande importance pratique - le long des côtes, où les amplitudes sont exagérées. Lorsque les mouvements de marée pénètrent dans les eaux peu profondes du plateau continental, leur vitesse de progression est réduite, l'énergie s'accumule dans un volume plus petit et la montée et la descente sont amplifiées. Les détails des mouvements de marée dans les eaux côtières, en particulier dans les canaux, les golfes et les estuaires, dépendent des détails de la géométrie côtière et de la variation de la profondeur de l'eau. Les amplitudes des marées, le contraste entre les marées de printemps et de morte-eau, et la variation des heures de marée haute et basse varient tous considérablement d'un endroit à l'autre. Les plus grandes marées connues se produisent dans la baie de Fundy, où des amplitudes de marée de printemps allant jusqu'à 15 mètres (environ 50 pieds) ont été mesurées.

Pour les raisons citées ci-dessus, le calcul purement théorique des heures et hauteurs des marées à une station particulière est tout à fait impossible. Néanmoins, les marées sont prédites avec succès sur la base des observations cumulées des marées à l'endroit concerné. L'analyse des observations repose sur le fait que tout schéma de marée (dans le temps) est une superposition de variations associées à des périodicités dans les mouvements de la Lune et du Soleil par rapport à la Terre. Les périodes concernées sont les mêmes partout, allant d'environ 12 heures à un an ou plus, mais les tailles relatives de leurs contributions sont très variables. Des observations sur un temps suffisant permettent de calculer quelles contributions sont significatives à un endroit particulier et, ainsi, de prévoir les heures et hauteurs des marées. Il est courant que 40 composants puissent être importants pour des calculs pratiques à un endroit.


Quelles sont les positions de la Terre, de la Lune et du Soleil à un moment où il y a le moins de différence entre les marées hautes et basses ? - Astronomie

Pourquoi les marées sont-elles plus hautes non seulement pendant une Nouvelle Lune, mais aussi pendant une Pleine Lune ?

Je comprends que cela a à voir avec l'alignement du Soleil, de la Terre et de la Lune, mais je m'attendrais à ce que les effets gravitationnels de la Lune soient plus faibles pendant une Pleine Lune car le Soleil « tire » de la direction opposée ?

C'est une excellente question ! Les marées sont causées par les forces de marée, et la réponse à votre question réside dans la définition d'une force de marée. Une force de marée est liée à la gravité, mais ce n'est pas la même chose. C'est vraiment la différence entre la force de gravité à deux endroits.

L'attraction gravitationnelle entre deux objets (disons la Terre et la Lune) diminue avec la distance. Cela signifie que la gravité de la Lune tire le plus fortement du côté de la Terre le plus proche de la Lune et le moins fortement du côté de la Terre le plus éloigné de la Lune. Les forces de marée du côté de la Terre le plus proche de la Lune attirent des matériaux (principalement de l'eau) vers la Lune. Les forces de marée de l'autre côté de la Terre éloignent en fait les matériaux de la Lune. La déformation résultante de la Terre est la même lorsque la lune se trouve sur des côtés opposés de son orbite, comme la pleine lune et la nouvelle lune ou le premier et le troisième quartier, comme le montre le diagramme de cette page. C'est pourquoi les marées autour de l'équateur sont plus élevées à la fois pendant une nouvelle lune et une pleine lune (marée de printemps).

Le Soleil affecte également les marées de la Terre. Cependant, les forces de marée dues au Soleil sont environ deux fois moins fortes que celles dues à la Lune. Cela semble étrange, car la gravité du Soleil sur Terre est beaucoup plus forte que celle de la Lune. Mais rappelez-vous que les marées concernent la différence entre l'attraction de la gravité sur les côtés opposés de la Terre. Le rayon de la Terre est une très petite fraction de la distance entre le Soleil et la Terre, environ 0,005%. En conséquence, la différence entre l'attraction gravitationnelle du Soleil à chaque extrémité de la Terre est faible. En revanche, le rayon de la Terre est d'environ 1,7% de la distance entre la Terre et la Lune. Ainsi, même si la gravité de la Lune n'est pas aussi forte que celle du Soleil, les forces de marée lunaires sont plus fortes que les forces de marée solaires, donc les marées lunaires sont plus fortes que les marées solaires.

Cette page a été mise à jour pour la dernière fois le 11 février 2016.

A propos de l'auteur

Michelle Vicky

Michelle est une étudiante de deuxième année en astronomie à Cornell. Elle travaille avec le professeur Dong Lai pour étudier les interactions des marées entre les naines blanches et les trous noirs.


Qu'est-ce qui cause la marée haute et la marée basse et pourquoi ?

La marée haute et la marée basse sont causées par les forces gravitationnelles entre la terre et la lune. Cependant, la source de l'effet réel prend quelques explications à saisir. La mauvaise façon de penser est que la lune attire toute l'eau sur elle-même, provoquant ainsi une marée haute du côté de la terre proche de la lune et une marée basse du côté éloigné de la lune. Cependant, si tel était le cas, il y aurait une marée haute une fois par jour. Mais il y a DEUX marées hautes par jour. La raison en est que la partie de la terre à la fois LOIN de la lune et PROCHE de la lune a les deux marées hautes.

Maintenant, nous devons expliquer pourquoi il en est ainsi. La terre et la lune tournent l'une autour de l'autre, chacune tirant l'autre vers elle-même. La lune attire chaque morceau de matière sur terre. Puisque la gravité est inversement proportionnelle au carré de la distance, cette force est plus grande du côté de la terre plus proche de la lune, et moindre du côté de la terre plus éloigné de la lune. Puisque la terre est un objet assez rigide, cette différence de forces ne parvient pas à déformer la terre (beaucoup). Cependant, il réussit assez bien à déformer les océans - qui ne sont pas aussi rigides. Étant donné que les eaux du côté de la lune sont attirées plus fortement que la moyenne, elles ont tendance à se gonfler VERS la lune, provoquant ainsi une marée haute. Les eaux du côté opposé de la lune, puisqu'elles sont attirées moins fortement que la moyenne, ont tendance à « retarder » la terre rigide, et se gonflent LOIN de la lune, qui dans ce cas, est également LOIN de la terre, encore une fois, provoquant une marée haute. La marée basse se produit à peu près à angle droit par rapport à la lune, où la force sur les eaux correspond étroitement à l'attraction moyenne de la lune sur la terre.

La question qui suit généralement est la suivante : pourquoi le soleil ne provoque-t-il pas de marées (comparables à celles de la lune) bien que son attraction sur la terre soit plus importante ? La réponse est que, bien que l'attraction gravitationnelle du soleil sur la terre soit plus grande que celle de la lune, en raison de la distance beaucoup plus grande, la force change très peu d'un bout à l'autre de la terre. Comme c'est la différence entre la force et la magnitude moyenne de la force qui compte pour créer les marées, l'effet net est bien inférieur à celui de la lune.
Répondu par : Yasar Safkan, Ph.D. M.I.T., Ingénieur logiciel, Istanbul, Turquie

« La connaissance peut être communiquée, mais pas la sagesse. On peut la trouver, la vivre, s'en fortifier, faire des merveilles à travers elle, mais on ne peut pas la communiquer et l'enseigner.


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