Dynamique interne de la Terre

Dynamique interne de la Terre
Dynamique du Manteau :
Question 1 :
Hypothèse : Augmentation graduelle de la température, 30°C/km.
Dynamique du Manteau :
Question 1 :
Hypothèse : Augmentation graduelle de la température, 30°C/km.
Tp = Ts + dT/dz*z
Tp = Température en profondeur ; dT/dz = Gradient de température selon la profondeur
Ts = Température de surface ; z = Profondeur
Dynamique du Manteau :
Question 1 :
Hypothèse : Augmentation graduelle de la température, 30°C/km.
Tp = Ts + dT/dz*z
T660 = 15 + 30*660
Tp = Température en profondeur ; dT/dz = Gradient de température selon la profondeur
Ts = Température de surface ; z = Profondeur
Dynamique du Manteau :
Question 1 :
Hypothèse : Augmentation graduelle de la température, 30°C/km.
Tp = Ts + dT/dz*z
T660 = 15 + 30*660
T660 = 19815 °C
Tp = Température en profondeur ; dT/dz = Gradient de température selon la profondeur
Ts = Température de surface ; z = Profondeur
Dynamique du Manteau :
Question 2 :
Comparaison des modes de transports de chaleur
Conduction
Milieu
Mécanismes
Conditions
Efficacité
Convection
Dynamique du Manteau :
Question 2 :
Comparaison des modes de transports de chaleur
Milieu
Mécanismes
Conditions
Efficacité
Conduction
Convection
Solide et Liquide
Solide ou Liquide
Dynamique du Manteau :
Question 2 :
Comparaison des modes de transports de chaleur
Conduction
Convection
Milieu
Solide et Liquide
Solide ou Liquide
Mécanismes
Sans déplacement de la matière,
Par propagation de la chaleur
sous forme de vibration d’un
atome à l’autre, …
Avec transport de
matière, ce qu’on appelle
encore advection
Conditions
Efficacité
Dynamique du Manteau :
Question 2 :
Comparaison des modes de transports de chaleur
Conduction
Convection
Milieu
Solide et Liquide
Solide ou Liquide
Mécanismes
Sans déplacement de la matière,
Par propagation de la chaleur
sous forme de vibration d’un
atome à l’autre, …
Avec transport de
matière, ce qu’on appelle
encore advection
Fort gradient de
température, ou
excellent conducteur
Viscosité du milieu
relativement
faible
Conditions
Efficacité
Dynamique du Manteau :
Question 2 :
Comparaison des modes de transports de chaleur
Conduction
Convection
Milieu
Solide et Liquide
Solide ou Liquide
Mécanismes
Sans déplacement de la matière,
Par propagation de la chaleur
sous forme de vibration d’un
atome à l’autre, …
Avec transport de
matière, ce qu’on appelle
encore advection
Fort gradient de
température, ou
excellent conducteur
Viscosité du milieu
relativement
faible
Conditions
Efficacité
Faible sauf pour un bon
conducteur ;or les roches
sont de bons isolants
Forte
Dynamique du Manteau :
Question 2 :
Profil de températures
Dynamique du Manteau :
Question 2 :
Profil de températures
Dynamique du Manteau :
Question 2 :
Profil de températures
 Seul le mode convectif est applicable pour le manteau terrestre
Dynamique du Manteau :
Question 2 :
Atmosphère
Hydrosphère
Lithosphère
Asthénosphère
Manteau inférieur
Noyau externe
Noyau interne
Dynamique du Manteau :
Question 2 :
Atmosphère
Hydrosphère
Convection
Lithosphère
Conduction
Asthénosphère
Manteau inférieur
Convection
Noyau externe
Convection
Noyau interne
Conduction
Dynamique du Manteau :
Question 2 :
Localisation des courants
Dynamique du Manteau :
Question 2 :
Localisation des courants
Dynamique du Manteau :
Question 2 :
Point chaud
Subduction
Dynamique du Manteau :
Question 2 :
Point chaud
Subduction
Dynamique du Manteau :
Question 3 :
Le refroidissement de la croûte océanique entraine une augmentation de sa densité.
Celle-ci finit par être supérieure à celle de l’Asthénosphère.
Selon le principe d’Archimède, le corps le plus dense se trouve en dessous.
La croûte océanique plus dense que l’Asthénosphère va couler par subduction.
Dynamique du Manteau :
Question 4 :
Bilan de force
Dynamique du Manteau :
Question 4 :
Bilan de force
P
A
F
Dynamique du Manteau :
Question 4 :
Modèle géométrique
P
A
F
h = 660 km ou 2900 km si l’on fait l’hypothèse que les plaques s’arrêtent à la limite
manteau sup - inf ou bien qu’elles atteignent le noyau. Les 2 existent probablement.
e = 100 km
l = 55 000 km ou 60 000 km, environ la même longueur que les dorsales océaniques, un
peu moins en réalité.
Dynamique du Manteau :
Question 4 :
Modèle géométrique
h = 2900 km
e = 100 km
L = 55000 km
P
A
F
P = (h e l) ρPO g (g est l’accélération de la pesanteur 9,81 m.s-2)
Application Numérique : 2,9.106x105x5,5.107x3300x9,81 = 5,16.1023 kg.m.s-2
Dynamique du Manteau :
Question 4 :
Modèle géométrique
h = 2900 km
e = 100 km
L = 55000 km
P
A
F
A = (h e l) Δρ g (g est l’accélération de la pesanteur 9,81 m.s-2)
Dynamique du Manteau :
Question 4 :
Modèle géométrique
h = 2900 km
e = 100 km
L = 55000 km
P
A
F
A = (h e l) Δρ g (g est l’accélération de la pesanteur 9,81 m.s-2)
Application Numérique : 2,9.106x105x5,5.107x60x9,81 = 9,39.1021 kg.m.s-2
Dynamique du Manteau :
Question 4 :
Détermination de µ
P
A
F
F = 2µvl
Dynamique du Manteau :
Question 4 :
Détermination de µ
P
A
F
F = 2µvl
D’où µ = F/(2vl)
En terme d’unité, on obtient : µ = N/(cm.a-1.m)
Soit en Système International : µ = N.s.m-2 = Pa.s
Dynamique du Manteau :
Question 4 :
Détermination de µ
Equilibre entre les forces : P = A + F
Dynamique du Manteau :
Question 4 :
Détermination de µ
Equilibre entre les forces : P = A + F
(h e l) ρPO g = (h e l) Δρ g + 2µvl
h e ρPO g = h e Δρ g + 2µv
h e ρPO g = h e (ρPO – ρMA) g + 2µv
µ = (h e ρMA g)/(2v)
Dynamique du Manteau :
Question 4 :
Détermination de µ
Equilibre entre les forces : P = A + F
(h e l) ρPO g = (h e l) Δρ g + 2µvl
h e ρPO g = h e Δρ g + 2µv
h e ρPO g = h e (ρPO – ρMA) g + 2µv
µ = (h e ρMA g)/(2v)
µ = (2,9.106x105x3240x9,81)/(2x1,59.10-9)
µ = 5,37.1022 Pa.s
Dynamique du Noyau et champ magnétique :
Question 1 :
Quelles seraient les conséquences biologiques d’une Terre sans champ
magnétique?
Dynamique du Noyau et champ magnétique :
Question 1 :
Quelles seraient les conséquences biologiques d’une Terre sans champ
magnétique?
Le vent solaire composé de particules
chargées (protons, électrons, noyaux
d’He) ne serait plus dévié et arriverait
jusqu’aux organismes.
Ces particules endommagent l’ADN et
augmentent les mutations responsables
de tumeurs, cancers, etc…
De plus, de nombreux organismes et microorganismes ne pourraient plus s’orienter (ex :
le célèbre pigeon voyageur, mais surtout les bactéries qui contiennent quasiment toutes
des nanomagnétites).
Dynamique du Noyau et champ magnétique :
Question 2 :
Est-ce qu’un aimant peut être à l’origine du champ magnétique terrestre ?
Dynamique du Noyau et champ magnétique :
Question 2 :
Est-ce qu’un aimant peut être à l’origine du champ magnétique terrestre ?
La température dans le
noyau varie de 3000 à 5000K.
Donc tout aimant y perdrait
ses propriétés magnétiques.
Donc ce n’est pas un aimant
« géant » qui produit le
champ magnétique terrestre.
Dynamique du Noyau et champ magnétique :
Question 3 :
Qu’ est-ce qu’une dynamo ?
Dynamique du Noyau et champ magnétique :
Question 3 :
Qu’ est-ce qu’une dynamo ?
C’est sensu stricto une machine qui produit un champ électromagnétique
quand une boucle conductrice (un circuit électrique) se déplace dans un
champ magnétique. L’effet dynamo convertit donc de l’énergie mécanique
en énergie électromagnétique. En fait l’inverse est aussi vrai : la circulation
d’un courant dans une boucle conductrice crée un champ magnétique, si
bien que le phénomène est auto-entretenu…
Dynamique du Noyau et champ magnétique :
Question 4 :
Quel est l’état de la matière dans le noyau ? Quelle partie du noyau terrestre
peut être responsable du champ magnétique ?
Dynamique du Noyau et champ magnétique :
Question 4 :
Quel est l’état de la matière dans le noyau ? Quelle partie du noyau terrestre
peut être responsable du champ magnétique ?
Le noyau externe est à l’état liquide
Le noyau interne est à l’état solide
Dynamique du Noyau et champ magnétique :
Question 4 :
Quel est l’état de la matière dans le noyau ? Quelle partie du noyau terrestre
peut être responsable du champ magnétique ?
Le noyau externe est à l’état liquide
Le noyau interne est à l’état solide
Pour générer un champ magnétique, il doit
y avoir un mouvement :
Le noyau liquide est responsable du champ
magnétique grâce à la convection.
Dynamique du Noyau et champ magnétique :
Question 5 :
Vitesse de convection du noyau
Dynamique du Noyau et champ magnétique :
Question 5 :
Vitesse de convection du noyau
36°
35°
Dynamique du Noyau et champ magnétique :
Question 5 :
Vitesse de convection du noyau
36°
35°
2900 km
6380 km
V = [(θ1+θ2).π/180].RN/(t2-t1)
Dynamique du Noyau et champ magnétique :
Question 5 :
Vitesse de convection du noyau
36°
35°
2900 km
6380 km
V = [(θ1+θ2).π/180].RN/(t2-t1)
V = [(35+36). π/180].3478/(2016-1576)
V = 9,79 km.a-1 = 0,31 mm.s-1
Dynamique du Noyau et champ magnétique :
Question 5 :
Vitesse de convection du noyau
36°
V = 0,31 mm.s-1
35°
-5 ordres de grandeur plus grand que dans le manteau
-Perceptible à l’échelle humaine,
2900 km
6380 km
-Comparable en ordre de grandeur aux vitesses des
courants marins très profonds de l’ordre du mm.s-1