Géologie
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Géologie |
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| Thème : les marées |
| Question :
Comment expliquer les marées aux enfants de cycle 1 (5-6 ans) qui reviennent de classe verte, où ils ont vu le phénomène de marée. Les enfants se demandent : Pourquoi l'eau s'en va ? Et où va-t-elle ? Bracher Françoise, école maternelle
Jean Jaurès, Le Bourget |
| Réponse 1 :
Pour expliquer les marées aux enfants, on peut d'abord leur parler de l'attraction des corps. La Terre attire une pomme ou une bille qui, par conséquent, tombe vers la Terre. On peut aussi leur parler (simplement) de l'action et de la réaction: si un des enfants de la classe tire sur une ficelle libre, c'est facile. Si la ficelle est tenue par un autre enfant, même si celui ci ne tire pas sur la ficelle, le premier a l'impression que la ficelle exerce une force sur lui. De même, si la Terre attire la pomme, en retour la pomme attire la Terre mais ca ne se voit pas! La Lune tourne autour de la Terre parce que la Terre l'attire mais la Lune attire tout ce qui est sur la Terre. Ce qu'on voit bouger, ce sont les parties qui peuvent bouger donc les masses d'eau. Il existe un excellent site(en anglais) qui a les bons dessins http://csep10.phys.utk.edu/astr161/lect/time/tides.html A un moment donné, la Lune se trouve en face d'un point de la Terre et attire l'eau des mers (marée haute). Le niveau monte a cet endroit et descend dans une autre partie de l'océan éloignée. L'eau ne s'en va pas, elle se déplace comme si ce qui se passe quand on incline une cuvette. L'eau ne sort pas de la cuvette, elle est plus à un endroit qu'à un autre. A un autre moment, la Lune a tourné et attire l'eau des mers vers un autre endroit que celui où l'on est. la mer donne l'impression de s'en aller ailleurs, c'est la marée basse. Si l'on ajoute en plus de la lune, le soleil, on a les grandes et les petites marées, voir site ci dessus. Jean-Pierre Schermann, Laboratoire de Physique
des Lasers, Institut Galilée |
| Réponse 2 :
Pour l'essentiel les marées viennent de l'effet de l'attraction conjuguée du Soleil, et de la Lune. Le rythme des saisons est en général expliqué par le fait que la Terre tourne autour du Soleil, et le "problème" est un problème simple d 'attraction universelle (problème "à deux corps" : la Terre attirée par le Soleil très massif, tournant comme une fronde toujours attirée radialement par le Soleil. En fait, la Lune, bien que extrêmement moins massive, est tellement plus proche (400 000km, contre 150 millions Km, et attraction selon l'inverse du carré de la distance)) que l'attraction qu'elle exerce n'est pas totalement négligeable (l'attraction des étoiles lointaines, ou des autres planètes est en revanche extrêmement faible). Dans ce problème devenu problème " à trois corps" (Terre-Lune -Soleil), l'attraction devient un peu différente selon le lieu (pour l'attraction Solaire, la Terre est quasi-ponctuelle, diamètre 12800km) considéré, qui est proche ou éloigné de la Lune. Sur ce principe de base, on peut sans doute comprendre le phénomène du rythme des marées (journalier d'une part, selon la rotation de la Terre -avec des cycles de 12heures ou 24 heures selon les régions du globe ce qui est un problème plus délicat-), et le rythme lunaire des alternances entre grande marées ("vives eaux") et petites marées , avec en plus la corrélation au rythme solaire des grandes marées d'équinoxe ou de solstice (cf. sur les tables marégraphiques les "coefficients" des marées.) Mais que fait donc l'eau là-dedans ? Dans le problème à trois corps, l'attraction n'est plus la même partout, et on s'attend surtout à des déformations de la planète Terre : 1) Il existe bien des marées terrestres !! (les montagnes deviennent plus hautes avec la marée, mais le phénomène est très petit..) 2) Il est beaucoup plus facile de déformer une surface d'eau (plus mobile que la croûte terrestre), et c'est ce qui se passe avec les marées . Si sur une surface bien horizontale (un bol d'eau, AU REPOS) j'exerce une pression (c-à-d une force , qui ici "pousse" au lieu d'attirer, mais ça ne change que le signe - à la limite, un doigt sur la feuille de Cellophane qui recouvre confiture ou gelée- ) sur une partie de la surface, je vais voir l'eau descendre dans la partie du bol où on appuie, et monter ailleurs (surtout en face), comme si je commençais à renverser le contenu du bol (on a perdu la surface "horizontale". Pour faire la marée, je fais tourner mon doigt (ou le bol), et on regarde à un endroit du bol la hauteur d'eau) 3) L'explication du 2) est du type déplacement horizontal de la masse d'eau. Ce qui est "retiré" des cotes bretonnes ne se retrouve pas en Amérique pour autant (en 6 heures, ce serait drôlement rapide), mais l'ensemble s'est effectivement déplacé dans un sens puis dans l'autre sur l'Océan. 4) En plus des phénomènes de marées océaniques (cf. 3)), il y près des côtes bien découpées des phénomènes secondaires plus compliqués, où la vitesse de déplacement de l'eau entre sans doute en compte, là ou le fond côtier n'est pas plat. Il est frappant de comparer les horaires de marée de deux points peu éloignés de la côte bretonne (on a assez vite 2 heures de différence pour environ 100 km) Et pourtant, ce n'est pas fondamentalement que ça se transvase d'un port à l'autre, mais par la communication avec le vaste Océan (à mon avis, entre Calais et Douvres, la mer est basse presque en même temps, et elle se vide dans le "Channel" - ou la mer du Nord-). Sur une mer fermée, même grande comme la Méditerranée, (presque) pas de marée ( entre Istanbul et Gibraltar, on ne couvre qu'une petite distance à l'échelle de la Terre, et l'attraction lunaire n'est que peu différente ) J'espère ne pas voir écrit trop de bêtises. J'ai l'impression d'avoir mieux compris pour moi-même quelques uns des divers aspects de ce phénomène, au départ simple, en relisant un article du "Courrier du CNRS-Images de la Physique 1991 "Connaître les marées océaniques avec une précision subdécimétrique ", qui est un peu technique sur la fin, mais qui a une intéressante présentation notamment de l'histoire de ces mesures. Je peux sans doute faxer une copie de ces quelques pages si vous êtes intéressés. J'imagine aussi que l'on peut surfer sur le Web pour retrouver les pages de quelques "grands organismes" type CNRS, ex-IFREMER, Météo. Bien cordialement. Daniel Bloch, Laboratoire de Physique des Lasers,
Institut Galilée |
| Réponse 3 :
1 - Je commence par ce qui me parait le plus simple : "où l'eau s'en va-t-elle ?" A marée haute, il y a beaucoup d'eau là ou je suis. Plus tard, cette eau part au loin, ce qui fera une marée haute dans un autre pays, pendant que ce sera la marée basse là ou je suis. Cela fait une sorte de vague très large qui s'en va très loin. Quand on fait de grosses vagues dans un cuvette, on voit bien que l'eau est au même moment haute à un endroit et basse à un autre, et que cela change tout le temps. NB : déjà une petite difficulté
: ce n'est pas vraiment le surplus d'eau qui est ici à marée
haute qui se retrouve dans la journée en Amérique ! Pour
obtenir une vague qui va de gauche à droite, il suffit que chaque
goutte d'eau aille tantôt un peu à droite, tantôt un
peu à gauche, mais pas toutes ensemble : là où beaucoup
de gouttes viennent à la fois, cela fait monter le niveau (et les
gouttes), tandis qu'il baisse (ainsi que les gouttes) à un endroit
d'où beaucoup de gouttes sont parties.
2 - L'attraction terrestre :
3 - L'attraction lunaire :
4 - Quelques complications à ce qui
précède ! (pour l'enseignante seulement !)
Faut-il répéter que ces points a, b, c ne sont évidemment pas pour les enfants, ni même pour Madame Bracher si elle ne souhaite pas particulièrement s'y intéresser ! Bon courage pour extraire de cela, si c'est possible, quelque chose pour les enfants ! Je donnerais cher pour y participer ! Pierre-Yvan Gal, Enseignant, Institut Galilée |