NAVIGATION CÔTIERE
COMPAS DE RELÈVEMENT ET IMPRÉCISION
Compas de relèvement (fonctionnement et précaution d’usage) : Le compas magnétique, dont le principe de fonctionnement est, comme une boussole, l'orientation d'une aiguille aimantée dans le champ magnétique terrestre. Son fonctionnement naturel ne nécessite aucune source d'énergie. Le champ magnétique étant très faible il faut au maximum réduire les frottements en posant la rose sur un cône dans un fluide. Le compas magnétique est soumis à des erreurs de grandes envergures dues à la variation du champ magnétique terrestre (la déclinaison) et à la perturbation du champ magnétique propre au navire variant selon son cap (la déviation). Lors de la mesure au compas de relèvement, la précision du relèvement et donc du positionnement, est soumis à caution. En effet, les masses métalliques sur le navire modifient le champ magnétique et donc la précision du relèvement. Le sextant permet de mesurer des angles avec moins d'erreurs, à condition de savoir s'en servir !
POSITIONNEMENT EN NAVIGATION CÔTIÈRE
Au compas de relèvement et au sextant
Le point par arcs capables : 2 amers et un relèvement
"Je viens de passer le Cap Fréhel et je souhaite faire un positionnement précis sans GPS. Nous avons 2 amers que nous avons identifié : le phare du cap Fréhel et le fort La Latte."
Nous mesurons l’angle AB soit horizontalement avec un sextant, soit en faisant une soustraction au compas de relèvement. Noter aussi le relèvement précis des 2 amers. Tracer un segment rejoignant les 2 amers puis sa médiatrice. Ensuite, tracer l’angle AB (bleu) depuis la perpendiculaire passant par B. Tracer un cercle passant par A et B ayant comme centre le point blanc (l’intersection entre l’angle AB (bleu) depuis la perpendiculaire passant par B et la médiatrice de AB). Tracer le relèvement du point A. La position est à l’intersection du cercle et du relèvement du point A.
Le point par arcs capables
"Vous êtes au large d'une côte sur laquelle vous voyez 3 amers A, B, C, que vous identifiez parfaitement sur votre carte marine."
A l'aide de votre sextant tenu horizontalement (ou du compas de relèvement), vous mesurez exactement l'angle entre AB et l'angle entre BC. Sur votre carte (ou sur un calque posé dessus) tracez la droite joignant les amers AB et les amers BC. Calculez la valeur de l'angle α = 90° – angle AB et de β = 90° – angle BC. Par A et B, tracez les 2 droites faisant chacune un angle α avec la droite AB, pour obtenir le point blanc. De même, par B et C, tracez les 2 droites faisant chacune un angle β avec la droite BC, pour obtenir le point bleu. En prenant le point blanc comme centre, tracez au compas un cercle passant par A et B. En prenant le point bleu comme centre, tracez au compas le cercle de rayon. Votre position est au point d'intersection des 2 cercles.
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LES MAREES
PHENOMENE, ORIGINE ET CONSEQUENCES
Attraction lunaire : La marée ne se limite pas à un calcul qui demande parfois au navigateur de contraindre l’équipage à partir tôt ou tard du port. Tout d’abord, traitons en 1 ligne le problème de la Méditerranée: le marnage maximum y étant de 40 cm on néglige les marées dans cette partie du Globe.
Chaque jour, il est possible d’observer un décalage de plus ou moins 50 minutes : 24 heures après le passage d’un méridien, on ne trouve pas la Lune car pendant ce temps elle a progressé sur son orbite dans le sens de rotation de la Terre. Il faut attendre que la Terre tourne encore de 12.5° soit 50 minute pour retrouver la Lune.
L’importance de la pression atmosphérique dans la mesure de la marée : les marées sont données pour une pression de 1013.25 hPa. Une variation de pression de 1 hectopascal correspond à une correction de 0.01m. Ne pas oublier que le vent influe aussi sur la hauteur d’eau. Les marées sont le résultat de l'attraction de la Lune et du Soleil sur les mers et océans, et du déplacement des masses d'eau qui en résulte.
Les forces qui s’exercent sont visible sur le schéma. le Soleil et la Lune sont donc à l’origine des marées. Les quadratures et syzygies sont eux l’explication des coefficients. En France, la marée est semi-diurne soit 4 étales par jour. La marée montante se nomme le flux, la marée descendante le jusant. Le tableau ci-dessous explique la règle des douzièmes.
Si on revient au mouvement oscillatoire du niveau de la mer provoqué par l'attraction combinée de la Lune et du Soleil sur la masse d'eau des océans, on constate que l'action gravitationnelle de la Lune sur la Terre est à l'origine des marées. Pour simplifier, on suppose que la surface terrestre est recouverte uniformément d'une certaine épaisseur d'eau.
Expression de l'accélération exercée par la Lune sur l'ensemble des particules solides constituant la Terre, appliquée en son centre de masse :
Expression des accélérations exercées au niveau de l'eau aux points A et B :
Expression des accélérations relatives ou différentielles, dans un repère lié à la Terre, aux points A et B :
Sachant que la distance Terre-Lune vaut en moyenne 384 400 km et que le rayon terrestre est d'environ 6370 km. Après simplification, on obtient :
Les accélérations relatives précédentes sont inversement proportionnelles au cube de la distance Terre-Lune : celles-ci sont donc très faibles mais suffisantes pour générer les marées.
Aux points A et B, les accélérations relatives sont portées par la direction Terre-Lune et opposées : en ces deux points, l'action de la Lune atténue l'intensité g de la pesanteur terrestre. Aux points C et D, les accélérations relatives sont pratiquement perpendiculaires à la direction Terre-Lune et encore opposées : en ces deux points l'action de la Lune augmente l'intensité g de la pesanteur terrestre.
Entre les points A et C, A et D, les accélérations relatives sont dirigées vers le point A, tandis qu'entre les points B et C, B et D, les accélérations relatives sont dirigées vers le point B. Il en résulte que ces accélérations font "s'écouler l'eau" d'un côté de la Terre vers le point A, et de l'autre, vers le point B, donnant ainsi à l'épaisseur d'eau la forme d'un ellipsoïde aplati dans la direction Terre-Lune.
Attraction solaire : L'action gravitationnelle du Soleil sur la Terre est également un facteur des marées. Si M, la masse du Soleil, et r',la distance Terre-Soleil, la valeur de l'accélération relative s'écrit :
Calcul du rapport de l'accélération relative exercée par la Lune à celle exercée par le Soleil :
Le fait que l'accélération relative exercée par le Soleil soit 2,2 plus faible que celle exercée par la Lune, modifiera plus ou moins l'amplitude de la marée suivant la position de la Lune autour de la Terre.
Les Marées de "vive eau", marées de "morte-eau", marées d'équinoxe :
Marées de "vive-eau" et de "morte-eau"
Les marées sont dites "de vive-eau" quand le Soleil et la Lune sont en conjonction ce qui engendre des coefficients importants et donc un fort marnage. Elles sont dites "de morte-eau" quand le Soleil et la Lune sont en quadrature ce qui a pour effet de faibles coefficients et des manages moins importants que durant les vives eaux.
Marées d'équinoxe
L'équinoxe correspond au début du printemps et au début de l'automne (époque à laquelle le Soleil, dans son mouvement apparent, passe dans le plan de l'équateur terrestre) : la conjonction est alors optimale et conduit aux marées "de vive eau" les plus fortes de l’année. Tous les quatre ans et demi, l’équinoxe coïncide avec une position de la Lune au périgée en nouvelle ou pleine lune : cette conjonction conduit aux très grandes marées, appelées : marées du siècle.
Dans la réalité, tout se complique avec les vrais océans ! Ils sont de profondeurs variables et sont surtout bornés par les côtes ce qui complique grandement les déformations de marées.
Ces déformations se décomposent en plusieurs modes dont les périodes demeurent assez simple. En pratique, on peut dire qu'elles sont majoritairement diurnes, semi-diurnes ou mixtes suivant la position où l'on se trouve. Cependant, la forme de ces modes est bien plus complexe qu'il 'y parait. En effet, certains points ne bougent pas alors que d'autres ont un mouvement important, certains montent alors que d'autres, situés sur un même méridien, descendent. Ce mouvement complexe de l'océan est connu de façon complémentaire par la modélisation et par l'observation.
