Les marées 2 - L'influence du Soleil

Les idées froides (Alain Bernard)
26 Apr 202008:25

Summary

TLDRDans cette vidéo, l'auteur explique les effets gravitationnels de la Lune et du Soleil sur la Terre, en particulier leur influence sur les marées. Après avoir décrit comment l'attraction gravitationnelle de la Lune déforme légèrement la Terre, l'auteur compare cette influence à celle du Soleil, plus forte mais moins significative pour les marées. L'effet des marées dépend des variations d'attraction entre le centre et la surface de la Terre. Finalement, un modèle dynamique des marées est introduit, où l'attraction horizontale de la Lune déplace l'eau, causant des vagues et donc les marées. À suivre dans la prochaine vidéo.

Takeaways

  • 🌑 La Lune allonge légèrement la Terre vers elle à cause de l'attraction gravitationnelle, mais ce n'est pas l'attraction elle-même qui crée les marées.
  • 🌍 La déformation causée par la Lune affecte non seulement les océans mais aussi la planète entière, y compris les continents.
  • ☀️ Le Soleil a une influence gravitationnelle plus forte que la Lune, mais il a un effet moindre sur les marées.
  • 💡 La loi de gravitation universelle de Newton indique que la force d'attraction entre deux corps dépend de leur masse et de la distance qui les sépare.
  • 🔢 L'attraction du Soleil sur la Terre est 179 fois plus forte que celle de la Lune, mais l'effet de marée dépend des variations d'attraction entre le centre et la surface de la Terre.
  • 🌕 L'effet de marée de la Lune provient de la différence d'attraction entre la surface de la Terre orientée vers la Lune et le centre de la Terre.
  • 📉 L'attraction gravitationnelle du Soleil est plus homogène que celle de la Lune, ce qui explique son moindre effet de marée malgré une attraction plus forte.
  • 🌊 La Lune provoque une déformation de la Terre, créant un renflement qui se déplace avec la rotation de la Terre.
  • 💧 Les marées sont causées par les forces d'attraction horizontales qui déplacent l'eau vers la Lune, provoquant des vagues à la surface des océans.
  • 🌊 Le modèle dynamique des marées de Laplace montre que ces forces horizontales déplacent l'eau, créant ainsi des marées hautes et basses à mesure que la Terre tourne.

Q & A

  • Quelle est la première chose que nous avons vue dans la première vidéo sur les marées ?

    -Nous avons vu que l'attraction gravitationnelle de la Lune allonge légèrement la Terre dans sa direction, en raison de la différence d'attraction entre le centre de la Terre et sa surface.

  • Pourquoi l'effet de marée ne concerne-t-il pas uniquement les océans mais aussi toute la planète ?

    -L'effet de marée ne concerne pas que les océans car la Lune provoque une déformation de l'ensemble de la Terre, y compris les continents solides.

  • Pourquoi l'attraction gravitationnelle du Soleil, bien qu'elle soit plus forte que celle de la Lune, a-t-elle moins d'influence sur les marées ?

    -Bien que l'attraction du Soleil soit plus forte, son effet de marée est moindre en raison de la faible variation de la force gravitationnelle entre le centre de la Terre et sa surface. Le champ gravitationnel du Soleil est plus homogène que celui de la Lune.

  • Quelle est la formule de Newton pour calculer la force d'attraction gravitationnelle entre deux corps ?

    -La formule de Newton indique que la force d'attraction gravitationnelle est proportionnelle au produit des masses des deux corps et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare.

  • Quelle est la différence entre la force d'attraction et l'effet de marée ?

    -La force d'attraction se réfère à l'intensité de la gravité exercée par un corps céleste, tandis que l'effet de marée dépend de la variation de cette attraction entre le centre et la surface d'un corps comme la Terre.

  • Pourquoi la Terre tourne-t-elle autour du Soleil plutôt que de la Lune, même si la Lune a plus d'influence sur les marées ?

    -La Terre tourne autour du Soleil car l'attraction gravitationnelle du Soleil est beaucoup plus forte que celle de la Lune. Cependant, la Lune a plus d'influence sur les marées en raison de la plus grande variation de son champ gravitationnel sur la Terre.

  • Comment calcule-t-on l'effet de marée de la Lune ?

    -L'effet de marée de la Lune est calculé en prenant la différence de force d'attraction entre le centre de la Terre et sa surface, ce qui donne une variation de 4 % de l'attraction lunaire.

  • Pourquoi l'effet de marée du Soleil est-il plus faible que celui de la Lune malgré sa forte attraction ?

    -L'effet de marée du Soleil est plus faible parce que la distance Terre-Soleil est 389 fois plus grande que la distance Terre-Lune, réduisant la variation de l'attraction entre la surface et le centre de la Terre.

  • Qu'est-ce que le modèle dynamique des marées proposé par Laplace ?

    -Le modèle dynamique des marées de Laplace explique que les marées sont causées par les forces d'attraction horizontales de la Lune, qui déplacent l'eau à la surface des océans, créant ainsi des vagues et provoquant les marées.

  • Pourquoi la déformation de la Terre par la Lune ne suffit-elle pas à expliquer les marées de plusieurs mètres d'amplitude ?

    -La déformation de la Terre par la Lune n'explique qu'une petite partie des marées, car elle ne crée pas une élévation suffisante du niveau de la mer par rapport aux côtes. Ce sont les forces d'attraction horizontales qui déplacent l'eau et expliquent les grandes marées.

Outlines

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🌕 Introduction aux forces de marée et à l'influence de la Lune et du Soleil

Dans ce paragraphe, l'auteur rappelle ce qui a été vu dans la première vidéo : l'attraction gravitationnelle de la Lune provoque un allongement de la Terre. Cependant, ce n'est pas l'attraction elle-même mais la différence d'attraction entre le centre et la surface de la Terre qui joue un rôle. Il est aussi précisé que cette déformation touche l'ensemble de la planète, pas seulement les océans. Aujourd'hui, l'auteur explore l'influence du Soleil sur les marées, bien que celle-ci soit moindre que celle de la Lune, et explique pourquoi cela se produit. La loi de gravitation universelle de Newton est également mentionnée pour expliquer l'attraction entre deux corps massifs, notamment entre la Terre, la Lune et le Soleil.

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🌍 Comparaison des forces de la Lune et du Soleil

Ce paragraphe se concentre sur une comparaison entre les forces gravitationnelles exercées par la Lune et le Soleil sur la Terre. L'auteur applique la loi de Newton en prenant la masse des deux corps célestes et leur distance par rapport à la Terre. Bien que le Soleil soit beaucoup plus massif que la Lune et que son attraction soit 179 fois plus importante, c'est la Lune qui a une influence plus marquée sur les marées. L'effet de marée est expliqué par la variation de la force d'attraction entre le centre et la surface de la Terre, qui est plus importante pour la Lune en raison de sa proximité relative.

📏 Variation de l'attraction en fonction de la distance

Dans ce paragraphe, l'auteur approfondit la question de la variation de l'attraction gravitationnelle en fonction de la distance. Il explique que lorsque la distance varie de 2%, la force gravitationnelle augmente ou diminue en conséquence, ce qui est crucial pour comprendre l'effet de marée. Une approximation mathématique est utilisée pour illustrer que la Lune provoque une variation de 4% dans l'attraction, tandis que pour le Soleil, cette variation est beaucoup plus faible en raison de la plus grande distance entre la Terre et le Soleil.

🌊 Effet de marée de la Lune contre celui du Soleil

L'auteur conclut cette section en comparant les effets de marée de la Lune et du Soleil. Malgré la forte attraction du Soleil, l'effet de marée de la Lune est supérieur en raison de la différence d'attraction entre le centre et la surface de la Terre, qui est plus marquée pour la Lune. Ce résultat s'explique par le fait que l'attraction du Soleil est plus homogène, c'est-à-dire qu'il y a moins de variation de la force entre différents points de la Terre. L'auteur rappelle que ce renflement terrestre provoqué par la Lune et le Soleil ne suffit pas à expliquer complètement le phénomène des marées.

🌊 Modèle dynamique des marées

Ce dernier paragraphe introduit le modèle dynamique des marées proposé par Laplace. L'auteur explique que la Lune crée une 'bosse' d'eau sur la surface de la Terre, due à son attraction. Cette bosse se déplace avec la rotation de la Terre, provoquant les marées hautes et basses. Cependant, il est précisé que cette déformation seule ne suffit pas à expliquer les marées d'amplitude importante. L'effet dynamique est dû aux forces d'attraction horizontales qui déplacent l'eau d'un côté à l'autre, entraînant ainsi le phénomène des marées. L'auteur annonce que ce phénomène sera étudié plus en détail dans la prochaine vidéo.

Mindmap

Keywords

💡Attraction gravitationnelle

L'attraction gravitationnelle est la force qui attire deux corps massifs l'un vers l'autre, telle que la Lune et la Terre. Dans la vidéo, elle est présentée comme la cause de la légère déformation de la Terre dans la direction de la Lune et du Soleil, un phénomène clé dans la formation des marées. L'exemple de la Lune montre que cette force est responsable du renflement de la surface terrestre.

💡Effet de marée

L'effet de marée est causé par la différence d'attraction gravitationnelle entre le centre de la Terre et sa surface. Cela crée un étirement de la planète. Cet effet ne concerne pas seulement les océans, mais aussi les continents. Le script explore comment cet effet est plus important sous l'influence de la Lune que sous celle du Soleil, en dépit de la plus grande attraction gravitationnelle du Soleil.

💡Lune

La Lune joue un rôle crucial dans le phénomène des marées. Elle déforme la Terre en tirant plus fortement sur la surface qui lui est proche et moins sur la surface opposée. Cette différence d'attraction crée les marées. Dans la vidéo, il est expliqué que même si la force gravitationnelle de la Lune est plus faible que celle du Soleil, son effet de marée est plus prononcé en raison de la variation d'attraction entre la surface et le centre de la Terre.

💡Soleil

Le Soleil exerce une attraction gravitationnelle sur la Terre beaucoup plus forte que la Lune. Cependant, son effet sur les marées est moins important. Cela est dû à la plus grande distance entre la Terre et le Soleil, qui rend son champ gravitationnel plus homogène. Le script montre que l'effet de marée du Soleil est environ deux fois moins important que celui de la Lune.

💡Newton

Newton est cité pour sa découverte de la loi de la gravitation universelle, qui décrit l'intensité de la force d'attraction entre deux corps massifs. Cette loi est utilisée dans la vidéo pour comparer les forces d'attraction exercées par la Lune et le Soleil sur la Terre, démontrant ainsi pourquoi la Terre tourne autour du Soleil mais pourquoi la Lune a plus d'influence sur les marées.

💡Loi de gravitation universelle

Cette loi, découverte par Newton, énonce que la force d'attraction entre deux corps est proportionnelle à leurs masses et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare. La vidéo utilise cette loi pour expliquer pourquoi le Soleil attire la Terre plus fortement que la Lune, mais aussi pourquoi la Lune a un effet plus marqué sur les marées en raison des variations d'attraction.

💡Renflement

Le renflement fait référence à la déformation de la Terre sous l'influence de l'attraction gravitationnelle de la Lune ou du Soleil. Cette déformation n'affecte pas uniquement les océans mais aussi les continents. Dans la vidéo, il est expliqué que la Lune provoque deux renflements opposés, un du côté qui lui fait face et un à l'opposé, ce qui contribue à la création des marées.

💡Distance Terre-Lune

La distance entre la Terre et la Lune est un facteur crucial dans la force d'attraction gravitationnelle que la Lune exerce sur la Terre. Cette distance est utilisée comme unité de mesure dans la vidéo pour comparer l'attraction gravitationnelle du Soleil et de la Lune. Elle montre comment une petite variation de cette distance peut avoir un grand effet sur les marées.

💡Constante de gravitation universelle (G)

La constante de gravitation universelle (G) est un facteur clé dans la loi de gravitation de Newton. C’est une constante physique qui permet de calculer l’intensité de la force gravitationnelle entre deux corps massifs. Dans la vidéo, elle est utilisée pour simplifier les calculs de comparaison entre les forces d'attraction de la Lune et du Soleil sur la Terre.

💡Marée haute et marée basse

La marée haute et la marée basse sont les deux extrêmes des mouvements de l'eau causés par l'effet de marée. La vidéo explique que la Lune crée un renflement de l'eau qui se déplace à la surface des océans, provoquant des vagues qui correspondent aux marées hautes et basses à différents endroits de la Terre, en fonction de la position de la Lune.

Highlights

Introduction to the concept of tides, explaining the gravitational influence of the Moon.

Clarification that the Earth's deformation is not solely caused by oceans but affects the entire planet, including solid continents.

Explanation that the Moon's gravitational pull cannot directly explain tides.

Introduction of the Sun's influence on Earth, similar to the Moon’s effect, which slightly elongates the Earth.

Debunking the misconception that the Sun's gravitational force on Earth is weaker than the Moon's.

Comparison between the gravitational forces of the Sun and the Moon using Newton's law of universal gravitation.

Mathematical breakdown of the gravitational force between the Earth and the Moon, and the Earth and the Sun.

The Sun’s gravitational pull on Earth is 179 times stronger than the Moon's, which is why the Earth orbits the Sun.

Explaining why, despite its stronger gravitational pull, the Sun has less impact on tides compared to the Moon.

The concept of the 'tidal effect' being related to the variation in gravitational attraction between the Earth's surface and its center.

Introduction to the calculation of the tidal effect caused by the Moon: 4% variation due to the distance between the surface and the center.

Comparing the tidal effects of the Moon and the Sun, with the Sun producing half the tidal effect of the Moon.

Explanation of the Sun's more uniform gravitational field leading to a smaller tidal effect despite its stronger overall gravitational force.

Introduction to the dynamic model of tides proposed by Laplace, where horizontal gravitational forces create oceanic waves.

Preview of the next video, which will further explore the dynamic model of tides and how the Moon's horizontal attraction causes tidal movement.

Transcripts

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Bonjour à tous,

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Dans ma première vidéo consacrée aux marées, nous avons vu deux choses.

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La première est comment l’attraction gravitationnelle de la Lune allonge légèrement la Terre dans sa direction.

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En fait ce n’est pas l’attraction elle-même,

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mais la différence d’attraction qui existe entre le centre de la Terre et la surface.

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La seconde chose que nous avons vue est que cette déformation ne concerne pas que les océans

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mais la planète tout entière y compris les continents solides.

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Ce renflement dû à la Lune ne peut pas expliquer directement le phénomène des marées.

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Avant d’essayer de comprendre comment se forment les marées,

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nous allons étudier aujourd’hui l’influence du Soleil qui, comme la Lune, allonge légèrement la Terre dans sa direction.

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On rencontre parfois cette explication : […]

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C’est étonnant d’entendre une telle aberration dans une émission de cette qualité.

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Bien sûr que le Soleil attire la Terre plus que la Lune !

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C’est pour ça que la Terre tourne autour du Soleil et pas autour de la Lune.

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Pourtant il est vrai que l’influence du Soleil sur les marées est moins importante que celle de la Lune.

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Voyons pourquoi.

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Newton a découvert la loi de gravitation universelle

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qui donne l’intensité de la force entre deux corps massifs, deux planètes par exemple.

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Ce que dit cette loi de Newton c’est que la force d’attraction exercée par une planète dépend de trois choses.

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Tout d’abord, la force est proportionnelle à la masse. Plus la planète est grosse, plus elle est attirante.

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Ensuite, la force est proportionnelle à la masse de l’autre planète : plus l’autre planète est massive, plus elle est attirée.

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Enfin, la force est inversement proportionnelle à la distance séparant les deux planètes.

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Plus la distance entre les deux est grande, moins la planète est attirée.

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Mathématiquement, la formule est donc très simple :

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on multiplie les masses de chaque planète et on divise par la distance qui les sépare.

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En fait, l’influence de la distance est plus forte que ça : il faut diviser deux fois par la distance.

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Cela veut dire que si la distance entre les planètes est 10 fois plus grande,

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la force d’attraction ne sera pas 10 fois moins intense mais 100 fois moins.

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Pour équilibrer les unités de cette formule,

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on la complète avec une constante notée G qu’on appelle la constante de gravitation universelle.

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Notons au passage que dans la formule, on peut inverser les rôles de la planète attirante et de la planète attirée.

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La formule est symétrique. Chaque planète exerce ainsi la même force sur l’autre.

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C’est le principe de l’égalité entre l’action et la réaction.

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Ce qui nous intéresse ici, c’est de comparer les forces exercées par le Soleil et par la Lune sur notre planète.

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Appliquons la formule que nous venons de voir.

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Pour la Lune, on prend la constante de gravitation universelle,

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on multiplie par la masse de la Lune, puis par la masse de la Terre et on divise deux fois par la distance entre la Terre et la Lune.

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Pour le Soleil, on fait pareil :

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constante, masse du Soleil, masse de la Terre, division par la distance Soleil-Terre et une seconde fois.

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On veut comparer les deux.

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La constante G et la masse de la Terre interviennent dans les deux cas, on peut les oublier.

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Il faut juste comparer la masse de chaque astre divisée deux fois de suite par la distance les séparant de la Terre.

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Pour se simplifier la vie, on va prendre comme unité de masse la masse de la Lune.

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Par définition ici, la masse de la Lune vaut 1.

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La masse du Soleil étant 27 millions de fois celle de la Lune, la masse du Soleil est de 27 millions.

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Pour les longueurs, nous allons utiliser la distance Terre-Lune comme unité.

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La distance Terre-Lune vaut 1. On divise deux fois par 1 et on obtient 1.

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La distance entre le Soleil et la Terre vaut 389 fois la distance Terre-Lune.

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Pour obtenir l’attraction du Soleil il faut diviser 27 millions deux fois par 389, ce qui donne 179.

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L’attraction du Soleil sur la Terre est 179 fois plus importante que celle de la Lune.

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C’est pour ça que la Terre tourne autour du Soleil et pas autour de la Lune.

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Mais si l’attraction du Soleil est plus forte que celle de la Lune,

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pourquoi est-ce que c’est la Lune qui a plus d’influence sur les marées ?

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Souvenons-nous de ce que nous avons vu dans la précédente vidéo :

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l’effet de marée n’est pas dû directement à l’attraction de la Lune

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mais à la différence d’attraction entre le centre de la Terre et la surface.

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La surface vers la Lune est plus attirée que le centre, ce qui étire la planète.

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La surface à l’opposé de la Lune est moins attirée que le centre et c’est un peu comme si elle était repoussée.

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Pour mesurer l'importance de l'effet de marée,

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ce n'est donc pas l'intensité de la gravité mais l'ampleur de la variation de la gravité entre la surface et le centre.

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La formule de Newton nous a donné la force d’attraction de la Lune au centre de la Terre.

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Ce qui nous intéresse c’est comment cette force varie lorsqu’on passe du centre à la surface de la Terre.

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La seule chose qui change c’est la distance.

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Au lieu de prendre la distance Terre-Lune,

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il faut prendre la distance Terre-Lune moins le rayon de la Terre.

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Le rayon de la Terre représente un peu moins de 2% de la distance Terre-Lune.

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Notre question revient à se demander comment varie la force lorsqu’on fait varier la distance de 2%.

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On va utiliser ici une approximation mathématique qu’on peut facilement vérifier avec une calculatrice :

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diviser par 100% moins un petit pourcentage fait varier le résultat de ce petit pourcentage.

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Diviser par 98% donne 2% de plus. Diviser par 102% donne 2% en moins.

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Dans la formule de Newton on divise par 98%. La variation est donc de 2% en plus.

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Comme on divise deux fois par 98%, on a une deuxième fois 2% en plus.

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L’attraction est 4% plus importante qu’au centre.

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C’est l’effet de marée qu’on cherchait à calculer : 4% de l’attraction lunaire.

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En plus du côté de la Lune, en moins du côté opposé. Pour le Soleil c’est la même chose.

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La distance Terre-Soleil étant 389 fois plus grande que la distance Terre-Lune,

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le rapport entre le rayon de la Terre et la distance Soleil-Terre n’est pas 2% mais 389 fois moins.

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On peut maintenant comparer l’effet de marée de la Lune avec celui du Soleil.

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On avait 1 pour l’attraction lunaire. L’effet de marée est donc 4% de 1.

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L’attraction du Soleil était 179 fois celle de la Lune.

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L’effet de marée est donc de 4% divisé par 389 fois 179.

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179 divisé par 389 donne 0,46.

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L’effet de marée du Soleil est un peu moins de la moitié de l’effet de marée de la Lune.

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Pour bien comprendre la nature de ce résultat, il faut se représenter les deux champs de gravitation.

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Le champ de gravitation de la Lune est beaucoup moins intense : il attire la Terre 179 fois moins que le Soleil.

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En revanche, si le champ de gravitation du Soleil est plus fort il est aussi plus homogène que celui de la Lune :

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il y a moins de différence entre l’attraction d’un côté de la Terre et celle au centre.

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Comme la Lune, le Soleil déforme légèrement la Terre dans sa direction, deux fois moins que la Lune.

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Mais ces deux renflements n’expliquent toujours pas les marées. D’où viennent les marées alors ?

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Prenons un plan d’eau. Lorsqu’elle est au-dessus, la Lune crée une bosse.

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Cette bosse se déplace au-dessus de la surface à cause de la rotation de la Terre sur elle-même.

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Mais comme la croute terrestre se soulève en même temps,

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le renflement ne provoque pas une élévation du niveau de la mer par rapport à celui des côtes.

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Ce n’est pas ça qui explique les marées. En tout cas, ce n’est qu’une partie de l’explication.

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Ce phénomène est trop faible pour expliquer des marées de plusieurs mètres d’amplitude.

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Plaçons la Lune au niveau du plan d’eau. La force exercée est maintenant horizontale.

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On constate alors qu’une vague se forme du côté de la Lune.

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Pourquoi ? Parce que l’eau est attirée par la Lune et se déplace vers elle.

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Avec la rotation de la Terre, la Lune finit par se retrouver de l’autre côté.

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L’eau est alors attirée de l’autre côté. La vague se déplace de l’autre côté.

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C’est alors la marée haute à droite et la marée basse à gauche.

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C’est ça le modèle dynamique des marées proposé par Laplace :

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ce sont les forces d’attraction horizontales qui,

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en déplaçant l’eau à la surface des océans, provoquent les marées.

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Nous étudierons ce phénomène dans notre prochaine vidéo.

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A bientôt.

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