TP SVT/Mettre en évidence de l’existence du noyau de la Terre

Comment sait-on qu’il y a un noyau au centre de la Terre ?

Un séisme vient d’avoir lieu dans les Andes : étoile.

Des ondes sismiques ont été générées.

Elles vont traverser l’intérieur du globe puis être réceptionnées par des stations sismiques présentes en surface.

Légende :

Ronds verts : Station sismique enregistrant des ondes P et S émises par le séisme des Andes.
Ronds rouges : Station sismique n’enregistrant que des ondes P émises par le séisme des Andes.
Ronds bleus : Station sismique n’ayant rien enregistré du séisme des Andes.

Guide de travail :

Tracez un cercle correspondant à une coupe du globe terrestre et passant par le foyer du séisme que vous situerez à gauche ;
Au centre, il y aura le centre de la terre et à l’opposé, en vous aidant de la latitude et de la longitude, vous devriez avoir la Thaïlande et la Malaisie.
Reportez approximativement sur ce cercle la position des sismographes ayant enregistré les ondes P et S,
Puis reportez la position de ceux n’ayant enregistré que les ondes P
Puis reportez la position de ceux n’ayant enregistré aucune onde.
Délimitez alors trois zones sur le cercle (=surface du globe) en fonction des ondes reçues.
Que constatez-vous ?

Cette zone sans ondes sismiques est appelée la zone d’ombre sismique.

Elle se situe entre 100° et 140° par apport à la source du séisme.

Cette zone d’ombre sismique est causée par le noyau de la Terre, qui dévie les ondes sismiques.

Encore faut-il le montrer !

Essayons de modéliser la zone d’ombre sismique.

Matériel:

Un cristallisoir de 18cm diamètre représentera la surface de la Terre
Un cristallisoir de 10cm diamètre représentera la surface du noyau
On ajoutera une goutte de lait à l’eau présente dans le grand cristallisoir pour rendre le liquide opalescent
On ajoutera de l’huile dans le petit cristallisoir
Un laser représentera la source des ondes lumineuses comme le séisme la source des ondes sismiques
Une feuille de papier découpée de la largeur de la hauteur du cristallisoir et de la longueur d’un demi-périmètre du cristallisoir
Du scotch
Une paire de ciseaux

Protocole

Allumer le laser
Collez-le au bord du grand cristallisoir
Faites pivoter le laser à droite ou à gauche : ne le déplacez pas.
Pour voir le point de sortie du laser, il vous faut un obstacle: une feuille de papier
Appliquez votre feuille de papier contre le cristallisoir et observez le point rouge lié au laser
Observez un point lumineux sur le bord du grand cristallisoir sans le bécher avec l’huile au centre
Puis ajoutez au centre bécher avec l’huile
Repérez et subdivisez votre feuille de papier en angles variant de 180° au milieu de la feuille à 90° à droite et 90° à gauche : voir schéma ci-dessous

Scotchez la feuille de papier sur la moitié opposée au laser
Pointez le laser perpendiculairement à la surface du cristallisoir : le point lumineux sort à 180°
Puis pivotez le laser comme sur la photo, une fois à droite, une fois à gauche
Repérez le déplacement du point de lumière sur la feuille de papier
Le point lumineux disparait deux fois, une fois à droite, une fois à gauche
Vous devez observer la disparition du point lumineux : c’est la zone d’ombre sismique
Notez l’angle de disparition du point lumineux
Essayez de comprendre le phénomène
Prenez des photos pour montrer le phénomène.

Un logiciel produisant des ondes sismiques à la demande permet de confirmer le phénomène de la zone d’ombre sismique.

Ouvrez le logiciel Sismolog sur l’ordinateur de paillasse

Cliquez sur « Modèle de la Terre »;
Cliquez sur Option: sélectionnez « Ondes P » + « Réfractées » + « Pas à pas »;
Cliquez sur Affichage: sélectionnez uniquement « Globe »;
Cliquez sur « Rais » plusieurs fois puis arrêtez-vous avant de pénétrer dans le noyau;
Notez la distance angulaire de ce rai puis des 9 suivants;
Formez les 9 nouveaux rais: que constatez-vous?
Que se passe-t-il avec le 10e? Expliquez.