Quand Isaac Newton a-t-il présenté sa théorie gravitationnelle des marées ?

Les marées constituent l’un des phénomènes naturels qui ont permis de relier les observations terrestres aux mouvements des astres. Leur rythme régulier était connu bien avant l’époque moderne, mais il restait à expliquer physiquement l’influence de la Lune et du Soleil sur les océans. Isaac Newton a présenté sa théorie gravitationnelle des marées en 1687, dans les Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, ouvrage plus souvent appelé les Principia.

Une explication fondée sur la gravitation

Dans les Principia, Newton applique sa loi de la gravitation universelle au fonctionnement des marées. Il explique que la Lune et le Soleil exercent une attraction sur la Terre et sur les masses d’eau qui la recouvrent. Cette attraction n’agit toutefois pas avec exactement la même intensité sur tous les points de la Terre : la face tournée vers la Lune est davantage attirée que le centre de la Terre, tandis que la face opposée subit une attraction différente. Ces écarts d’attraction, appelés effets différentiels, contribuent à la formation des renflements des océans associés aux marées.

Le rôle combiné de la Lune et du Soleil

La théorie newtonienne ne réduit donc pas le phénomène à l’action d’un seul astre. La Lune joue le rôle principal dans les marées terrestres, tandis que le Soleil exerce lui aussi une influence gravitationnelle. Lorsque leurs effets se combinent favorablement, notamment autour de la nouvelle Lune et de la pleine Lune, les marées sont généralement plus importantes : ce sont les marées de vive-eau. Lorsque les influences des deux astres se contrarient davantage, autour des premiers et derniers quartiers, l’amplitude des marées diminue : il s’agit des marées de morte-eau. Ce lien entre les marées et les positions relatives de la Terre, de la Lune et du Soleil donne à la théorie une portée explicative nouvelle.

Une avancée majeure, mais un modèle simplifié

L’apport de Newton est d’avoir fourni une cause physique et mathématique à un phénomène auparavant surtout décrit par l’observation. Sa théorie permet de comprendre pourquoi les marées suivent les cycles astronomiques et pourquoi leur intensité varie selon la configuration des astres. Elle ne suffit cependant pas à prévoir avec une précision identique le niveau de la mer dans tous les ports. La forme des côtes, la profondeur des fonds marins, la configuration des bassins et les frottements modifient fortement la réponse réelle des océans. Les théories et les modèles élaborés après Newton ont donc complété son approche en tenant compte de la dynamique propre des mers.

La place de la théorie dans l’histoire des sciences

La présentation de 1687 marque ainsi un tournant dans l’histoire de la physique : un mouvement observé à la surface de la Terre est expliqué par les mêmes lois gravitationnelles que celles qui gouvernent les relations entre les corps célestes. Newton n’a pas été le premier à remarquer la relation entre les marées et la Lune, mais il a proposé une interprétation gravitationnelle générale associant la Lune et le Soleil. Les Principia constituent donc le texte de référence dans lequel cette théorie des marées est formulée et publiée.