MARÉES

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Autres marées dans l'Univers

Parmi les nombreux objets de l'Univers qui sont soumis à des forces de marée, ce sont les galaxies doubles, les étoiles doubles, les satellites des planètes géantes et la Lune qui ont reçu le plus d'attention.

La marée sur la Lune

Entre la marée subie par la Terre et celle que subit la Lune, il existe deux différences importantes. Tout d'abord, à cause de la masse beaucoup plus grande de la Terre, l'intensité de la force génératrice des marées est nettement plus élevée sur la Lune, surtout si on la compare à la force de gravité produite par l'astre lui-même. Mais cela est compensé en partie par le fait que la Lune présente toujours la même face à la Terre ; la rotation ne joue donc aucun rôle dans la marée, et les seules variations de la force génératrice sont dues aux variations périodiques de la distance entre les deux astres lorsque la Lune décrit son orbite elliptique autour de la Terre. Il reste que l'amplitude théorique de la marée est environ vingt fois plus grande sur la surface lunaire que sur la surface terrestre, et les matériaux de la croûte superficielle y sont donc soumis à des contraintes plus sévères. On en a la preuve directe lorsque des sismographes furent installés sur la Lune par les astronautes des missions Apollo ; ces instruments ont détecté un ou plusieurs séismes chaque fois que notre satellite est passé au périgée, c'est-à-dire chaque fois que la force génératrice des marées était à son maximum.

Mais cette situation devait être différente dans le passé. On pense généralement qu'au début de son existence la Lune était animée d'un mouvement de rotation plus rapide, et que ce sont les forces de marée exercées par la Terre qui l'ont ainsi synchronisée avec le mouvement orbital. Ce processus de synchronisation devait être particulièrement efficace lorsque la matière lunaire était encore semi-fluide, avant son refroidissement complet ; la dissipation visqueuse devait être alors très intense.

On essaie d'expliquer également par les forces de marée la dissemblance entre la face cachée et la face visible de la Lune, cette dernière présentant, par exemple, beaucoup plus de « mers » que l'autre. D'après cette théorie, la dissymétrie existait au départ et elle aurait figé la Lune dans son orientation actuelle. Mais, d'après une autre théorie, ce sont les marées, au contraire, qui auraient ainsi modelé le relief lunaire, ce qui paraît plus plausible, maintenant que l'on connaît l'activité sismique mentionnée plus haut. Ce dont on est sûr, c'est que les marées ont joué un rôle important dans l'évolution de notre satellite, et nul doute que la recherche spatiale en apportera d'autres preuves.

Effets de marée sur le système de Jupiter

On connaît depuis des siècles la configuration résonante des satellites galiléens de Jupiter. Les périodes orbitales de Io, d'Europe, de Ganymède et de Callisto présentent entre elles des rapports qui sont très voisins de nombres entiers ou rationnels ; elles sont en effet proportionnelles à 1, 2, 4 et 28/3. Mais c'est seulement en 1979 que l'on a identifié avec certitude la cause de ce phénomène : ce sont les forces de marée exercées par la planète géante.

Satellites galiléens

Photographie : Satellites galiléens

Ce montage d'images présente, à une échelle commune, Jupiter et les quatre satellites galiléens: Io, Europe, Ganymède et Callisto (de haut en bas, dans l'ordre de distance croissante à Jupiter). Le diamètre d'Europe, le plus petit des quatre, est légèrement inférieur à celui de la... 

Crédits : Courtesy NASA / Jet Propulsion Laboratory

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C'est le satellite le plus proche, Io, qui joue un rôle pivot dans ce mécanisme. Dû à la commensurabilité des périodes, sa voisine Europe induit sur son orbite une excentricité forcée qui est faible, certes (0,0041), mais néanmoins suffisante pour que la marée provoquée par le très massif Jupiter atteigne une hauteur de l'ordre de 100 mètres. Les auteurs de ce calcul (S. J. Peale, P. Cassen et R. T. Reynolds, 1979) estimèrent que la chaleur dégagée par friction dans cette marée était capable de faire fondre le satellite. Ils prédirent donc que Io devait être le siège d'un volcanisme intense, ce qui fut confirmé peu après par les superbes images prises par les sondes Voyager (fig. 7).

Sous l'influence de la marée produite en retour par Io, la rotation de Jupiter ralentit progressivement, et l'énergie cinétique perdue par la planète apparaît dans son satellite sous forme de chaleur. Mais ce transfert d'énergie s'accompagne d'un transfert de moment angulaire qui oblige les satellites galiléens à s'éloigner de la planète, tout en restant en résonance. C'est d'ailleurs cette expansion séculaire des orbites qui, dans le passé, a piégé successivement Eu [...]

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Marées

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Force génératrice des marées

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Réponse statique à la force génératrice des marées

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Marées de vives eaux

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Écrit par :

  • : professeure au Collège de France
  • : membre de l'Institut, ancien président du Bureau des longitudes
  • : docteur ès sciences, directeur de recherche au C.N.R.S., directeur du laboratoire d'études en géophysique et océanographie spatiale de Toulouse
  • : astronome, directeur de l'Observatoire du pic du Midi et de l'Observatoire de Toulouse

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Pour citer l’article

Françoise COMBES, André GOUGENHEIM, Christian LE PROVOST, Jean-Paul ZAHN, « MARÉES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 23 juin 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/marees/