1-La structure interne du globe terrestre

Dossier 3 - La zone d'ombre

Un séisme qui se produit n’importe où sur Terre peut être enregistré dans diverses stations du monde. Curieusement, certaines stations n'enregistrent que les ondes P et d'autres, ni les ondes P, ni les ondes S.

Notions évoquées dans ce dossier
  • une zone d'ombre (sismique)

Source : http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/article.php3?id_article=897

Cette région du globe qui n’enregistre pas (ou partiellement) les ondes sismiques s’appelle la « zone d’ombre ».

Visualisation des sismogrammes

Pour en comprendre l'origine, vous allez utiliser le logiciel TectoGlob 3D.

Étapes

  1. Ouvrir le logiciel TectoGlob 3D en ligne.
  2. Charger les données d'un séisme assez puissant pour avoir été enregistré par toutes les stations du globe : menu "Fichier / Charger un jeu de sismogrammes intégré / Pérou". Les sismogrammes des différentes stations, repérées sur le globe, s'affichent dans la "Fenêtre de résultats" : ANWB, RPN, etc. (elles sont classées par défaut selon leur distance à l'épicentre).
  3. Localiser l'épicentre en cliquant sur l'icone associée. On peut zoomer sur le globe.
  4. Afficher le t0 sur les sismogrammes, c'est-à-dire le début du séisme : menu "Sismogrammes / Afficher le t0 de l'évènement".
  5. Visualiser l'arrivée des différents trains d'onde sur les sismogrammes : menu "Sismogrammes / Afficher le temps d'arrivée des ondes".
  6. On peut étaler chaque sismogramme (molette de la souris) ou le décaler à droite ou à gauche (pointer et glisser).

Piste d'exploitation

  1. En quoi la station KOUNC se distingue-t-elle des stations plus proches de l'épicentre ?
Réponse

Le sismogramme de la station KOUNC ne présente pas d'ondes P ni d'ondes S, mais par contre des ondes PKiKP qui n'apparaissent pas dans ceux des stations plus proches de l'épicentre.

De plus l'enregistrement est très faible (ce qui est normal puisque la station est très éloignée de l'épicentre). Pour mieux voir les ondes, décocher la case "Echelle des ordonnées communes" : on voit que l'intensité des ondes est 1000 fois plus faible que celle enregistrée par la station RPN (10-4 contre 10-1).

Visualisation des ondes sismiques

Vous allez maintenant observer le trajet des ondes à l'intérieur du globe, en faisant une coupe virtuelle de celui-ci.

Ondes P

  1. Réaliser une coupe du globe : menu "Sismogrammes / Projeter les stations sur une coupe du globe".
  2. Observer la propagation des ondes sismiques : menu "Sismogrammes / Animer les rais sismiques". Décocher ensuite ce menu.
  3. Distinguer les stations selon le type d'ondes reçues : menu "Sismogrammes / Colorer les stations en fonction des ondes reçues".

Pistes d'exploitation

  1. Qu'arrive-t-il aux ondes passant à l'intérieur du noyau sous un angle d'incidence faible ?
Réponse

Ces ondes sont "piégées" dans le noyau, car elles subissent des réflexions successives sur le "bord interne" du noyau.

  1. Repérer la "première" onde (la plus "tangeante") qui réussit à traverser le noyau et faire une copie d'écran. À quelle angle de l'épicentre arrive-t-elle en surface ?
Réponse

La "première" onde qui réussit à traverser le noyau arrive en surface à un angle d'environ 145° avec l'épicentre.

La simulation représentait les ondes P. Vous allez maintenant étudier la propagation des ondes S.

Ondes S

  1. Afficher les ondes S en les sélectionnant dans le menu déroulant dans la fenêtre "réglages" (rais).

Pistes d'exploitation

  1. Décrire le comportement des ondes S en profondeur. Que peut-on en déduire sur l'état physique du noyau ?
Réponse

Les ondes S sont arrêtées par le noyau et ne peuvent donc pas le traverser. On n'observe pas d'ondes S au-delà d'un angle d'environ 95° avec l'épicentre.

D'après les expériences précédentes (dossier 2), les ondes S qui sont des ondes transversales sont arrêtées par un liquide : ceci montre que le noyau (au moins sa partie externe) est à l'état liquide.

  1. Conclure en répondant à la question posée.
  2. Question subsidiaire  : comment pourrait-on, à partir de ces données, déterminer le rayon du noyau ?