TP 2 : MODÉLISATION DE LA ZONE D`OMBRE DES ONDES P Ce

TP 2 : MODÉLISATION DE LA ZONE D’OMBRE DES ONDES P
MODÉLISATION NUMÉRIQUE DE LA ZONE D’OMBRE
Ce logiciel permet de définir un modèle de variation de la vitesse des ondes en fonction de la profondeur dans le globe
terrestre. Ces modèles peuvent être testés en traçant les rais sismiques correspondant au modèle entré.
On a montré précédemment ( § I–C–1) que la vitesse des ondes sismiques augmentait avec la profondeur, du
moins pour les couches les plus externes. Le logiciel permet de refaire la démonstration (cf complément du TP).
Dans ce TP, on considère que la vitesse des ondes sismiques augmente de 0 à 2900 km et on cherche à
expliquer la zone d’ombre.
Explication de la zone d’ombre par un obstacle en profondeur.
L’hypothèse la plus évidente explique la zone d’ombre par un obstacle empêchant le passage des ondes
sismiques. On va donc utiliser un modèle avec une zone profonde où la vitesse des ondes est nulle.
Ouvrir le logiciel « Ondes P »
Dans le menu « modèle », sélectionner « entrer un modèle »,
Cliquer avec la souris avec le graphique pour indiquer la vitesse des ondes sismiques
Indiquer une vitesse des ondes sismiques croissante régulièrement de 6,83 km/s à 10,01 km/s
A 2 900 km, la vitesse devient nulle et conserve cette valeur (il est impossible d’avoir une vitesse nulle, rentrer la vitesse
la plus basse possible, normalement 0,17 km/s)
Dans le menu « tracer » sélectionner « rais sismiques »
1) Ce modèle reproduit-il la zone d’ombre ?
Explication de la zone d’ombre par une hétérogénéité en profondeur.
Tracer le trajet des rais sismiques pour les modèles suivants
Modèle de Terre hétérogène à 2 couches : couche interne plus rapide
Indiquer une vitesse des ondes sismiques croissante régulièrement de 6,83 km/s à 10,01 km/s
A 2 900 km, la vitesse augmente brusquement à 14,34 km/s et conserve cette valeur
Modèle de Terre hétérogène à 2 couches : couche interne moins rapide
Indiquer une vitesse des ondes sismiques croissante régulièrement de 6,83 km/s à 10,01 km/s
A 2 900 km, la vitesse diminue brusquement à 4,49 km/s et conserve cette valeur
2) Indiquer maintenant le modèle valide.
Modèle usuel
Le modèle de la Terre utilisé couramment par les géologues est disponible dans le logiciel. Ce modèle est construit à
partir des trajets et des temps de parcours des ondes sismiques.
Dans le menu « modèle », sélectionner « modèle usuel»,
3) Quelle est l’évolution générale de la vitesse des ondes sismiques de 0 à 2 900 km ?
4) Que se passe-t-il à 2900 km ?
5) Quelle est l’évolution générale de la vitesse des ondes sismiques après 2 900 km ?
MODÉLISATION ANALOGIQUE DE LA ZONE D’OMBRE
Utiliser le schéma pour représenter la zone d’ombre. Il faut montrer que la présence au centre d’une zone à plus faible
vitesse va dévier les rayons lumineux, qui içi modélisent les rais sismiques.
Eau
Eau
Huile :
vitesse de
la lumière
diminuée
RQ : Quelle est la faiblesse de cette modélisation par rapport à la précédente ?
TP 2 : POUR ALLER PLUS LOIN
I - Rappel sur le paragraphe I-C-1 Mise en évidence de l’hétérogénéité de l’intérieur du globe
Le logiciel Ondes P permet d’expliquer très rapidement la courbure vers la surface de la Terre des ondes sismiques
Modèle de Terre homogène
Indiquer une vitesse des ondes sismiques constante de 7,83 km/s
1) Le modèle de terre homogène est-il valide ?
Rappel : Modèle de Terre hétérogène
Indiquer une vitesse des ondes sismiques croissante régulièrement de 7,83 km/s à 13 km/s
2) Quelle observation ce modèle permet-il de rendre compte ?
II – Calcul de la profondeur du noyau.
1) Quelle est la valeur de l’angle α ?
2) Calculer maintenant r puis la profondeur du noyau
3) Comment expliquer que la valeur de la profondeur du noyau ne
correspond pas à celle donnée en cours.