Des ondes et encore des ondes...

Un petit melting pot de docs sur les ondes, pour une remise en jambes géologique... Que pouvez vous nous en dire ?







Bon courage.

A partir de dimanche matin

Oubliez pas ça non plus

Sans regarder les livres:

Le premier document est un sismogramme: c'est l'enregistrement des vibrations dues à un séisme, ressenties en un point. On peu voir une succession de périodes sans vibrations et de moments avec vibrations:
* les premières ondes enregistrées, les ondes P, sont des ondes de compression.
* les secondes, ondes S, sont des ondes de cisaillement. Ces deux types d'ondes sismiques sont des ondse qui se propagent en profondeur.
Ici, le séisme a eu lieu à Mexico, c'est à dire loin du lien d'enregistrement, à Strasbourg: des ondes qui passent par les profondeurs de la Terre iront plus vite que des ondes restant à la surface (et devant "faire le tour").
* 15 à 20 minutes plus tard, les ondes de surface arrivent : ondes L, ondes de Raleigh: ces ondes arrivent moins vite mais, comme on le voit sur le sismogramme, elles sont enregistrées avec une plus grande amplitude: ces ondes font plus trembler le sol et ce sont elles qui provoquent le plus de dégâts.

On peut voir que des sismogramme en France peuvent enregistrer des séismes qui ont lieu au Mexique: les ondes sismiques se propagent sur toute la planète. Des sismographes disposés sur tout le globe permettent d'avoir des informations plus grandes sur les séismes: par exemple, en triangulant des informations de différents lieu d'enregistrement, on peut déterminer le lieu de l'épicentre d'un séisme.

Le 2ème document est un graphique qui représente la variation de la vitesse de propagation des ondes sismiques P et S, en fonction de la profondeur.
On peut voir qu'en toute profondeur, les ondes P sont plus rapides que les ondes S: c'est pour cela qu'elles sont ressenties en premier (voir doc 1).

On peut voir que dans les premiers Km, la vitesse de propagation d'ondes augmente, pour les deux types d'ondes: on en déduit que la densité augmente avec la profondeur dans cette première couche de la planète, la croute; les molécules plus denses , les atomes plus serrés permettent aux vibrations de se propager plus vite.

Une première discontinuité dans l'évolution de la vitesse des ondes, au bout de 10 à 30 Km: la vitesse ne semble plus augmenteer, elle fait un plateau. Mohorovicic a déduit que l'on change à cette profondeur de nature chimique du milieu: on passe de la croûte, basaltique ou granitique, au manteau, constitué principalement de péridotite.

Vers 100 Km de profondeur, une discontinuité: la vitesse de propagation des ondes sismiques, P et S, diminue: on arrive dans une zone où les ondes ralentissant: la Low Velocity Zone, LVZ, marque le passage de la lithosphère rigide à l'asthénosphère, plus ductile; mais la composition chimique ne change globalement pas: c'est toujours du manteau péridotitique.

De la LVZ jusqu'à 2900 Km, la vitesse augmente progressivement: on ne change pas de structure ni de nature globale des roches dans ce milieu, le manteau .

Mais à 2900 Km, un nouveau changement: les ondes P ralentissent fortement (on passe de 13 à 8 Km/s) et les ondes S disparaissent. Les ondes S ne peuvent se propager dans un liquide: on arrive à une zone de la Terre qui est liquide: le noyau externe. Cela freine les ondes P sans les faire disparaitre. Cette couche est composée de minéraux beaucoup moins silicatés et riches en ferro-magnésiens et nickel. La discontinuité observée est nommée discontinuité de Lehman.

Pendant la traversée du noyau externe (de 2900 à 5100 Km), la vitesse de propagation des ondes P augmente faiblement: on reste dans du liquide, de même composition, il y a juste une faible augmentation de la densité du milieu.

A 5100 Km, nouveau changement: les ondes P augmentent brusquement, les ondes S réapparaissent: on est à nouveau dans du solide, ce qui augmente la vitesse de propagation des ondes sismique: c'est le noyau intenre ou graine.

Ainsi, l'étude de la propagation des différentes ondes sismiques, grâce au croisement de sismographes disposés sur toute la planète, a permis d'en savoir plus sur la composition et la structure de la Terre interne, inaccessible à l'observation directe.

Le 3ème document est une carte du monde représentant l'épicentre du séisme de Mexico ( celui enregistré sur le document 1) ainsi que les zones où les ondes P et S n'ont pas été ressenties lors de ce séisme.
On appelle ces zones des zones d'ombre: elles sont dues à la présence du noyau liquide de la Terre pour les ondes S et au directions que peuvent prendre les ondes dans les 3 dimensions au travers de la planète. Les ondes peuvent être réfléchies ou réfractées aux interfaces des différentes discontinuités, cela permet de couvrir presque toute la surface du globe (par "ricochet"). Le passage par le noyau externe étant impossible aux ondes S, on a un enregistrement qui montre l'ombre projetée par le noyau à la surface de la terre: ce cercle assez large correspond au diamètre du noyau externe.

Les ondes P ne se propagent pas dans une auréole.

eh, ben ! Julie t'as bien travaillé, dis donc ! Tu sembles être bien au point.
Mais, j'ai une petite colle supplémentaire : comment se fait-il que les ondes S réapparaissent dans le noyau interne alors qu'elles ne sont pas transmises dans le noyau externe ? J'ai la réponse mais je laisse un peu cogiter.

PS : c'est pas la génération spontanée des ondes S !!

J'ai trouvé!

Et pendant que j'y étais, j'ai vérifié: donc, à 2900Km de profondeur, ce n'est pas la discontinuité de Lehman, mais celle de Gutenberg; celle de Lehman c'est à 5100 Km.

Les ondes S qui réapparaissent au niveau de la graine proviennent de la transformation des ondes P à la traversée de la surface de séparation entre noyau externe et interne.

Par contre, je ne sais pas pourquoi elles se transforment, ni l'origine de l'auréole d'ombre des ondes P sur le doc 3: allez les autres, on se bouge!

je crois, qu'au niveau de chaque discontinuité, les ondes, quand elles sont réfléchies ou réfractées, peuvent être modifiées (S en P et P en S )

quand à la zone d'ombre, elle est due à la présence du noyau externe liquide, où les ondes S disparaissent et les ondes P sont ralenties.
il y a un petit logiciel qui le montre, mais je sais plus le nom.

Bon Franck, merci de me couper mes effets ! Si tu poses les questions avant moi... c'est... bien !

Julie, bah j'ai pas grand chose à ajouter tu as fait le tour, merci d'avoir joué le jeu... ça paraissait peut être trio évident, mais je pense que c'est bien aussi de décrire des docs qu'on connait, et qu'on a déjà vus et revus...

Bon courage

Evident non, j'ai dû demander hier soir ( à 3h du mat', on a des vies...) à un pote pour retrouver l'explication sur l'auréole des ondes P: elles se propagent en faisant un arc de cercle, grosso modo, jusqu'à la discontinuité du noyau externe ou par réfraction, elles se décalent à l'arrivée. Ca va mieux en faisant un dessin:
http://www.insu.cnrs.fr/ib1183,decouverte-noyau-liquide-graine-par-reflexion-refraction-ondes-sismiques-surface.jpg

Oui, et c'est très visuel, la zone d'ombre, tu peux la "(dé)montrer" avec des élèves en classe de 1S, grâce à deux cristallisoirs l'un dans l'autre contenant des liquides aux propriétés différentes et un laser.
Cf ici : http://www.ac-orleans-tours.fr/svt/logiciels/sismolog/html/index2.htm?hodochro.htm

Les premières S que j'ai cette année, tout ce que je pourrai leur démontrer, c'est qu'ils ont beaucoup de travail devant eux (quand je pense à ceux de l'an dernier, soupir!).
En une heure trente, il y en a aujourd'hui qui n'ont pas réussi une seule fois à faire une mise au point de microscope!avec des lames de racines toutes prêtes!
ouin.