Marée de terre - Earth tide

Marée Terre (également connu sous le solide marée de la Terre , la marée crustale , marée du corps , la marée corporelle ou la marée de la terre ) est le déplacement de la terre solide surface de causée par la gravité de la Lune et dim. . Son composant principal a une amplitude de niveau métrique à des périodes d'environ 12 heures et plus. Les plus grands constituants des marées corporelles sont semi- diurnes , mais il y a aussi des contributions diurnes, semestrielles et bimensuelles importantes. Bien que la force gravitationnelle à l'origine des marées terrestres et des marées océaniques soit la même, les réponses sont assez différentes.

Force de montée de la marée

Force de marée lunaire: ces images représentent la Lune directement au-dessus de 30 ° N (ou 30 ° S) vue du dessus de l'hémisphère nord, montrant les deux côtés de la planète. Rouge en haut, bleu en bas.

La plus grande des forces gravitationnelles périodiques provient de la Lune, mais celle du Soleil est également importante. Les images ici montrent la force de la marée lunaire lorsque la Lune apparaît directement au-dessus de 30 ° N (ou 30 ° S). Ce modèle reste fixe avec la zone rouge dirigée vers (ou directement éloignée de) la Lune. Le rouge indique une traction vers le haut, le bleu vers le bas. Si, par exemple, la Lune est directement au-dessus de 90 ° W (ou 90 ° E), les zones rouges sont centrées sur l'hémisphère nord ouest, en haut à droite. Rouge en haut, bleu en bas. Si par exemple la Lune est directement au-dessus de 90 ° W (90 ° E), le centre de la zone rouge est 30 ° N, 90 ° W et 30 ° S, 90 ° E, et le centre de la bande bleuâtre suit le grand cercle équidistant de ces points. À 30 ° de latitude, un pic important se produit une fois par jour lunaire, donnant une force diurne significative à cette latitude. Le long de l'équateur, deux pics (et dépressions) de taille égale confèrent une force semi-diurne.

Marée corporelle

Déplacements verticaux du mouvement sectoriel.
Rouge en haut, bleu en bas.
Déplacements est-ouest du mouvement sectoriel.
Rouge est, bleu ouest.
Déplacements nord-sud du mouvement sectoriel.
Nord rouge, sud bleu.
Déplacements verticaux du mouvement tesséral.
Rouge en haut, bleu en bas.
Déplacements Est-Ouest du mouvement tesséral.
Rouge est, bleu ouest.
Déplacements Nord-Sud du mouvement tesséral.
Nord rouge, sud bleu.
Déplacements verticaux du mouvement zonal. Rouge en haut, bleu en bas.

La marée terrestre englobe tout le corps de la Terre et n'est pas gênée par la fine croûte et les masses terrestres de la surface, à des échelles qui rendent la rigidité de la roche sans importance. Les marées océaniques sont une conséquence de la résonance des mêmes forces motrices avec les périodes de mouvement de l'eau dans les bassins océaniques accumulées sur plusieurs jours, de sorte que leur amplitude et leur timing sont assez différents et varient sur de courtes distances de quelques centaines de kilomètres seulement. Les périodes d'oscillation de la Terre dans son ensemble ne sont pas proches des périodes astronomiques, de sorte que sa flexion est due aux forces du moment.

Les composantes de la marée avec une période proche de douze heures ont une amplitude lunaire (distances de renflement / dépression de la Terre) qui est un peu plus du double de la hauteur des amplitudes solaires, comme indiqué ci-dessous. À la nouvelle et à la pleine lune, le Soleil et la Lune sont alignés, et les maxima et minima des marées lunaires et solaires (renflements et dépressions) s'additionnent pour obtenir la plus grande amplitude de marée à des latitudes particulières. Aux phases du premier et du troisième quart de la lune, les marées lunaires et solaires sont perpendiculaires et l'amplitude des marées est au minimum. Les marées semi-diurnes passent par un cycle complet (une marée haute et basse) environ une fois toutes les 12 heures et un cycle complet de hauteur maximale (une marée de printemps et une marée morte) environ une fois tous les 14 jours.

La marée semi-diurne (un maximum toutes les 12 heures environ) est essentiellement lunaire (seul S 2 est purement solaire) et donne lieu à des déformations sectorielles (ou sectorielles) qui montent et descendent en même temps le long de la même longitude. Les variations sectorielles des déplacements verticaux et est-ouest sont maximales à l'équateur et disparaissent aux pôles. Il y a deux cycles le long de chaque latitude, les renflements se faisant face et les dépressions opposées de la même manière. La marée diurne est luni-solaire et donne lieu à des déformations tessérales . Le mouvement vertical et est-ouest est maximal à 45 ° de latitude et est nul sur l'équateur et aux pôles. La variation tessérale a un cycle par latitude, un renflement et une dépression; les renflements sont opposés (antipodaux), c'est-à-dire la partie ouest de l'hémisphère nord et la partie orientale de l'hémisphère sud, par exemple. De même, les dépressions sont opposées, en l'occurrence la partie orientale de l'hémisphère nord et la partie ouest de l'hémisphère sud. Enfin, les marées bimensuelles et semestrielles présentent des déformations zonales (constantes le long d'un cercle de latitude), car la gravitation de la Lune ou du Soleil est dirigée alternativement loin des hémisphères nord et sud en raison de l'inclinaison. Il n'y a aucun déplacement vertical à 35 ° 16 'de latitude.

Étant donné que ces déplacements affectent la direction verticale , les variations est-ouest et nord-sud sont souvent calculées en milliarcsecondes à des fins astronomiques . Le déplacement vertical est souvent tabulé en μgal , car le gradient de gravité dépend de l'emplacement, de sorte que la conversion de distance n'est que d'environ 3 μgal par centimètre.

Autres contributeurs de la marée de la Terre

Dans les zones côtières, parce que la marée océanique est assez décalée par rapport à la marée terrestre, à marée haute océanique, il y a un excès d'eau sur ce que serait le niveau d'équilibre gravitationnel, et donc le sol adjacent tombe en réponse aux différences qui en résultent dans poids. A marée basse, il y a un déficit d'eau et le sol monte. Les déplacements causés par la charge de marée océanique peuvent dépasser les déplacements dus à la marée terrestre. Les instruments sensibles éloignés à l'intérieur des terres doivent souvent effectuer des corrections similaires. Les événements de charge atmosphérique et de tempête peuvent également être mesurables, bien que les masses en mouvement soient moins lourdes.

Constituants de marée

Principaux constituants de la marée . Les amplitudes peuvent différer de celles énumérées à quelques pour cent.

Semi-diurne

Constituant de marée Période Amplitude verticale (mm) Amplitude horizontale (mm)
M 2 12.421 heures 384,83 53,84
S 2 (solaire semi-diurne) 12.000 heures 179,05 25.05
N 2 12,658 heures 73,69 10,31
K 2 11,967 heures 48,72 6,82

Diurne

Constituant de marée Période Amplitude verticale (mm) Amplitude horizontale (mm)
K 1 23,934 heures 191,78 32.01
O 1 25.819 heures 158,11 22.05
P 1 24,066 heures 70,88 10,36
φ 1 23,804 heures 3,44 0,43
ψ 1 23.869 heures 2,72 0,21
S 1 (solaire diurne) 24.000 heures 1,65 0,25

Long terme

Constituant de marée Période Amplitude verticale (mm) Amplitude horizontale (mm)
M f 13,661 jours 40,36 5,59
M m (lune mensuelle) 27,555 jours 21,33 2,96
S sa (solaire semestriel) 0,50000 an 18,79 2,60
Nœud lunaire 18,613 ans 16,92 2,34
S a (solaire annuel) 1,0000 an 2,97 0,41

Effets

Les volcanologues utilisent les mouvements réguliers et prévisibles de la marée terrestre pour calibrer et tester les instruments sensibles de surveillance de la déformation des volcans. Les marées peuvent également déclencher des événements volcaniques. Les sismologues ont déterminé que les événements microsismiques sont corrélés aux variations de marée en Asie centrale (au nord de l'Himalaya). L'amplitude semi-diurne des marées terrestres peut atteindre environ 55 cm (22 pouces) à l'équateur, ce qui est important dans le système de positionnement global , l' interférométrie de base très longue et les mesures de télémétrie laser par satellite . De plus, pour effectuer des mesures angulaires astronomiques précises, il faut une connaissance précise de la vitesse de rotation de la Terre ( longueur du jour , précession , en plus de la nutation ), qui est influencée par les marées terrestres (soi-disant marée polaire ). Les marées terrestres doivent également être prises en compte dans le cas de certaines expériences de physique des particules . Par exemple, au CERN ou au Laboratoire national des accélérateurs du SLAC , les très gros accélérateurs de particules ont été conçus en tenant compte des marées terrestres pour un bon fonctionnement. Parmi les effets à prendre en compte, il y a la déformation de la circonférence des accélérateurs circulaires ainsi que l'énergie des faisceaux de particules.

Les marées corporelles dans les planètes et les lunes, ainsi que dans les étoiles binaires et les astéroïdes binaires, jouent un rôle clé dans la dynamique à long terme des systèmes planétaires. Par exemple, c'est en raison des marées corporelles dans la Lune qu'il est capturé dans la résonance spin-orbite 1: 1 et nous montre toujours un côté. En raison des marées corporelles, Mercure est piégé dans la résonance spin-orbite 3: 2 avec le Soleil. Pour la même raison, on pense que de nombreuses exoplanètes sont capturées dans des résonances de spin-orbite plus élevées avec leurs étoiles hôtes.

Voir également

Les références

Bibliographie

  • McCully, James Greig, Beyond the Moon, A Conversational, Common Sense Guide to Understanding the Tides , World Scientific Publishing Co, Singapour, 2006.
  • Paul Melchior, Earth Tides , Pergamon Press, Oxford, 1983.
  • Wylie, Francis E, Tides and the Pull of the Moon , The Stephen Greene Press, Brattleboro, Vermont, 1979.