<HTML><!-- #BeginTemplate "/Templates/model-terre.dwt" --> <HEAD> <!-- #BeginEditable "doctitle" -->  <TITLE>la terre, machine thermique</TITLE> <!-- #EndEditable -->  <META HTTP-EQUIV="Content-Type" CONTENT="text/html; charset=iso-8859-1"> <link rel="stylesheet" href="../../../visuel.css"> <style type="text/css"> <!-- .unnamed1 {  font-family: arial, helvetica; font-size: 11px; font-style: normal; font-weight: 500; color: #FFFF66; text-decoration: none; text-align: justify} --> </style> </HEAD> <BODY BGCOLOR=#993333 TOPMARGIN="0" LEFTMARGIN="0" MARGINHEIGHT="0" MARGINWIDTH="0" text="#CCCCCC" link="#FFFF00" vlink="#FFFFFF"> <a name="top01"></a><!-- ImageReady Slices (Menu terre.psd) -->  <TABLE WIDTH=760 BORDER=0 CELLPADDING=0 CELLSPACING=0> 	<TR> 		     <TD> <a href="../../rub-actualites/acc-actu.html"><IMG SRC="../../../menus-f/menu-gif/terre/images/menu-terre_01.gif" WIDTH=307 HEIGHT=114 usemap="#Map" border="0"></a><map name="Map"><area shape="poly" coords="14,105,22,93,8,80,8,68,14,56,26,50,37,48,45,42,54,46,55,55,55,63,56,71,58,79,62,86,66,92,72,98,107,100,108,111,14,111" href="../../rub-institut/acc-inst.html"><area shape="poly" coords="89,27,90,34,92,39,94,44,93,51,91,58,92,65,94,72,97,79,102,83,106,86,107,95,165,95,166,85,128,84,134,71,131,60,129,51,122,41,114,31,102,24" href="../../rub-recherche/acc-recher.html"><area shape="poly" coords="155,75,230,75,228,64,205,61,212,46,211,36,202,23,184,24,173,35,164,44,158,52,161,61,154,65" href="../../rub-observatoire/acc-obs.html"><area shape="poly" coords="240,67,295,67,294,56,274,56,281,44,291,38,297,26,293,19,279,14,268,15,256,17,242,25,244,38,249,49,241,56" href="../../rub-actualites/acc-actu.html"></map></TD> 		     <TD ROWSPAN=2> <IMG SRC="../../../menus-f/menu-gif/terre/images/menu-terre_02.gif" WIDTH=254 HEIGHT=115 usemap="#Map2" border="0"><map name="Map2"><area shape="poly" coords="4,62,75,62,75,52,51,52,58,41,60,34,57,25,54,18,53,9,48,5,42,6,29,9,24,13,19,20,13,28,16,37,16,44,3,51" href="../../rub-enseignement/acc-enseign.html"><area shape="poly" coords="88,59,132,59,131,47,115,47,124,33,125,20,121,8,112,4,103,6,96,11,95,22,93,32,91,41,88,49" href="../acc-terre.html"><area shape="poly" coords="145,51,251,51,250,39,214,39,222,30,221,21,215,16,209,10,201,6,192,4,183,3,179,8,178,15,179,24,181,30,177,39,147,39" href="../../menumen/acc-menumen.html"></map></TD> 		     <TD> <IMG SRC="../../../menus-f/menu-gif/terre/images/menu-terre_03.gif" WIDTH=199 HEIGHT=114 usemap="#Map3" border="0"><map name="Map3"><area shape="poly" coords="12,49,42,49,41,37,38,29,43,22,46,12,41,7,31,3,22,4,18,10,10,15,7,21,7,31,10,40" href="../../menumen/acc-menumen2.html"><area shape="poly" coords="66,43,113,43,112,33,106,27,106,21,105,12,105,5,96,3,85,3,75,5,70,12,71,23,66,33" href="../../menumen/acc-menumen2.html"><area shape="poly" coords="135,7,146,9,156,11,164,15,168,22,172,28,174,36,174,47,130,47,130,35,134,27,133,16" href="../../menumen/acc-menumen2.html"></map></TD> 	</TR> 	<TR> 		     <TD> <IMG SRC="../../../menus-f/menu-gif/terre/images/menu-terre_04.gif" WIDTH=307 HEIGHT=1></TD> 		     <TD> <IMG SRC="../../../menus-f/menu-gif/terre/images/menu-terre_05.gif" WIDTH=199 HEIGHT=1></TD> 	</TR> </TABLE> <br> <!-- End ImageReady Slices --> <!-- #BeginEditable "image" --><a href="../acc-profondeur.html">  <img src="../../bandeaux-f/bandeau-terre/profondeur.gif" width="739" height="60" border="0"></a><!-- #EndEditable --><br> <!-- #BeginEditable "texte" -->  <blockquote> <br>   <br>   <table width="680" border="0">     <tr>        <td width="550"><b><font face="Arial, Helvetica, sans-serif">La Terre, machine          thermique<br>         <font size="-1"><a href="mailto:labrosse@ipgp.jussieu.fr">St&eacute;phane          Labrosse</a> </font><font face="Arial, Helvetica, sans-serif"><a href="http://www.ipgp.jussieu.fr/%7Elabrosse/" target="_blank"><img src="../../bandeaux-f/bandeau-pageperso/perso-lisse.gif" width="11" height="12" border="0"></a></font>          <font size="-1">PhD - <a href="../../rub-recherche/eq08geomagnetisme-intern/acc08.html">Laboratoire          de G&eacute;omagn&eacute;tisme</a></font></font></b></td>       <td width="120" align="right"><font face="Arial, Helvetica, sans-serif" size="-1"><a href="../../images-f/images-terre/profondeur/convection/Refterre_vul.pdf">T&eacute;l&eacute;charger          ce dossier</a></font></td>     </tr>   </table>   <br>   <table width="680" border="0">     <tr>        <td>  		<p><font face="Arial, Helvetica, sans-serif" size="-1">La Terre est une  		  plan&egrave;te vivante, comme en t&eacute;moignent les mouvements de  		  tectonique des plaques, &agrave; l'origine des s&eacute;ismes et de  		  la plupart des volcans. L'&eacute;nergie n&eacute;cessaire &agrave;  		  cette dynamique provient du <i>refroidissement de la Terre </i>au cours  		  du temps. La temp&eacute;rature de l'int&eacute;rieur de la Terre est  		  tr&egrave;s &eacute;lev&eacute;e (environ 5000 K au centre de la Terre)  		  et elle l'&eacute;tait encore plus &agrave; l'origine.<br> 		  Par ailleurs, la Terre contient des &eacute;l&eacute;ments radioactifs  		  qui produisent de la chaleur. C'est gr&acirc;ce &agrave; ces &eacute;l&eacute;ments  		  radioactifs que la Terre est toujours une plan&egrave;te vivante, 4,55  		  milliards d'ann&eacute;es apr&egrave;s sa formation. Cette radioactivit&eacute;  		  naturelle produit de la chaleur et toute cette &eacute;nergie des profondeurs  		  de la Terre doit &ecirc;tre &eacute;vacu&eacute;e. Cela se produit par  		  <i><a href="profondeur-dynamiqueM.html">convection thermique</a></i>,  		  c'est &agrave; dire que la mati&egrave;re est mise en mouvements et  		  que ces mouvements transportent la chaleur. Ce sont ces d&eacute;placements  		  que l'on observe &agrave; la surface de la Terre (voir la <a href="../surface/letemps.html">tectonique  		  des plaques</a>) et du noyau. Voyons plus en d&eacute;tail comment fonctionne  		  cette machine thermique.</font><font face="Arial, Helvetica, sans-serif">  		  </font></p>         </td>     </tr>   </table>   <br>   <table width="680" border="0">     <tr>        <td rowspan="2" height="216" width="338">  		<p><font face="Arial, Helvetica, sans-serif" size="-1">La <a href="profondeur-ondes.html">sismologie</a>  		  nous a permis de sonder les profondeurs de la Terre et en particulier  		  de voir que la Terre est compos&eacute;e de plusieurs enveloppes imbriqu&eacute;es  		  dont les deux principales entit&eacute;es sont le noyau (au centre)  		  et le manteau qui l'entoure. <br> 		  <br> 		  Le noyau est form&eacute; principalement de fer :<br> 		  - solide dans la partie interne appel&eacute;e la graine, d'environ  		  1200km de rayon <br> 		  - liquide dans la partie externe. <br> 		  <br> 		  Le manteau est form&eacute; de roches silicat&eacute;es solides sauf  		  en des zones tr&egrave;s localis&eacute;es o&ugrave; elles peuvent &ecirc;tre  		  partiellement fondues, et &eacute;ventuellement donner naissance &agrave;  		  des volcans.</font><font face="Arial, Helvetica, sans-serif"> </font></p>       </td>       <td width="332" rowspan="2"><a href="../../images-f/images-terre/profondeur/convection/convection-gt.html" target="_blank"><img src="../../images-f/images-terre/profondeur/convection/convection-extrait.gif" width="319" height="157" border="0"></a>        </td>     </tr>     <tr> </tr>   </table>   <br>   <table width="680" border="0">     <tr>        <td>  		<p><font face="Arial, Helvetica, sans-serif"><b><a name="chauff-interne"></a>La  		  convection dans le manteau <br> 		  <br> 		  </b> <font size="-1">Le fait que le manteau soit solide ne l'emp&ecirc;che  		  pas de se d&eacute;former sur les &eacute;chelles de temps tr&egrave;s  		  longues de la g&eacute;ologie, le million d'ann&eacute;e. A ces &eacute;chelles  		  de temps, il peut &ecirc;tre consid&eacute;r&eacute; comme un fluide  		  tr&egrave;s visqueux. </font></font></p>         <p><font face="Arial, Helvetica, sans-serif" size="-1">Pour comprendre            ceci, il suffit de se rendre &agrave; Chamonix et d'aller voir la mer            de glace. La glace est un solide et pourtant on peut la voir s'&eacute;couler            sur l'&eacute;chelle de temps de la dizaine d'ann&eacute;e. </font>          </p>         <p><font face="Arial, Helvetica, sans-serif" size="-1"> Dans le manteau  		  de la Terre, le moteur des mouvements est la <a href="profondeur-dynamiqueM.html">convection  		  thermique</a>. Le manteau contient des &eacute;l&eacute;ments radioactifs  		  qui l'&eacute;chauffent si bien que sa temp&eacute;rature augmente avec  		  la profondeur. On se retrouve alors dans une situation instable : &agrave;  		  la surface se trouve de la mati&egrave;re qui est plus froide et donc  		  plus dense qu'&agrave; l'int&egrave;rieur du manteau. Le manteau se  		  met alors spontan&eacute;ment en mouvement et l'expression en surface  		  de ces mouvements est la <a href="../surface/letemps.html">tectonique  		  des plaques</a>. <br> 		  </font>  	  </td>     </tr>   </table>   <br>   <table width="680" border="0"> 	<tr>  	  <td width="186" rowspan="2"><a href="../../images-f/images-terre/profondeur/convection/ages-oceans.html" target="_blank"><img src="../../images-f/images-terre/profondeur/convection/images/seafloor-age-ext.jpg" width="192" height="135" border="0"></a></td> 	  <td width="12" rowspan="2">&nbsp;</td> 	  <td rowspan="2" height="225" width="468">  		<div align="left"><font face="Arial, Helvetica, sans-serif" size="-1"><a name="ages-oceans"></a>La  		  convection dans le manteau refroidit la Terre et la quantit&eacute;  		  de chaleur qui s'&eacute;chappe de la Terre peut &ecirc;tre mesur&eacute;e  		  en &eacute;tudiant les fonds oc&eacute;aniques ( voir <a href="../../images-f/images-terre/profondeur/convection/ages-oceans.html" target="_blank">figure  		  ci contre</a> ) et <a href="../surface/surface-fluxchaleur.html">les  		  continents</a>. <br> 		  <br> 		  Le plancher oc&eacute;anique se forme aux <i>dorsales</i> (ou zones  		  d'accr&eacute;tion) ou le manteau qui monte fond partiellement. En s'&eacute;loignant  		  de la dorsale, la plaque oc&eacute;anique se refroidit et devient donc  		  plus dense. A partir d'une certaine distance cette densit&eacute; devient  		  trop importante pour que la plaque soit stable &agrave; la surface.  		  La plaque plonge alors dans le manteau au niveau d'une <i>zone de subduction</i>.  		  <br> 		  <br> 		  Ce cycle-extraction de manteau chaud au niveau des dorsales, refroidissement  		  de la plaque, injection de la plaque froide au niveau des zones de subduction-extrait  		  la chaleur de la Terre. </font> <font face="Arial, Helvetica, sans-serif" size="-1">  		  Une partie du <i>flux de chaleur</i> extrait permet de se d&eacute;barrasser  		  de l'&eacute;nergie produite par d&eacute;sint&eacute;gration des &eacute;l&eacute;ments  		  radioactifs contenus dans le manteau. Une autre partie sert &agrave;  		  abaisser la temp&eacute;rature du manteau (<i>le refroidissement s&eacute;culaire</i>).  		  Enfin, une derni&egrave;re partie permet d'extraire de la chaleur du  		  noyau au travers de la fronti&egrave;re noyau-manteau (FNM). </font><font face="New York"></font></div> 	  </td> 	</tr> 	<tr> </tr>   </table>   <br>   <table width="699" border="0">     <tr align="right">        <td><a href="#top01"><img src="../../bandeaux-f/bandeau-terre/retour-terre.gif" width="146" height="34" border="0"></a></td>     </tr>   </table>   <table width="680" border="0">     <tr>        <td>          <p><font face="Arial, Helvetica, sans-serif"><b>Le refroidissement du  		  noyau</b></font></p>         </td>     </tr>   </table>   <table width="680" border="0" height="49">     <tr>        <td width="452">          <div align="CENTER"></div>         <p></p>         <font size="-1">L<font face="Arial, Helvetica, sans-serif">e noyau est  		compos&eacute; principalement d'un alliage de fer et de nickel et de quelques  		&eacute;l&eacute;ments l&eacute;gers (S, Si, O, C) en proportions non  		compl&egrave;tement d&eacute;termin&eacute;es. La partie interne du noyau  		(la graine) est solide alors que sa partie externe est liquide. Cela signifie  		que la temp&eacute;rature dans le noyau augmente avec la profondeur (du  		fait de la pression) moins rapidement que la temp&eacute;rature de cristallisation.  		Au fur et &agrave; mesure que le manteau extrait de la chaleur du noyau,  		celui-ci se refroidit et cristallise vers le centre. </font><font face="Arial, Helvetica, sans-serif" size="-1">Le  		rayon de la graine augmente donc avec le temps. </font><font face="Arial, Helvetica, sans-serif"><br> 		</font></font>  		<p><font face="Arial, Helvetica, sans-serif" size="-1"> Durant la cristallisation  		  d'une parcelle de fluide &agrave; la base du noyau externe, les &eacute;l&egrave;ments  		  l&eacute;gers ne cristallisent pas dans la graine et sont ajout&eacute;s  		  &agrave; la partie liquide du noyau. Le fluide qui se trouve &agrave;  		  la base du noyau liquide devient alors moins dense que le fluide qui  		  se trouve au sommet du noyau. Cette situation est instable et provoque  		  le d&eacute;marrage de mouvements de convection, appel&eacute;e cette  		  fois <i>convection solutale</i> ou <i>compositionelle</i>. Ces mouvements  		  sont &agrave; l'origine du champ magn&eacute;tique de la Terre. </font>  	  </td>       <td width="218"> 		<div align="right"><a href="../../images-f/images-terre/profondeur/convection/img3-gt.html" target="_blank"><img src="../../images-f/images-terre/profondeur/convection/fig3-small.jpg" width="207" height="203" border="0"></a></div> 	  </td>     </tr>   </table>   <table width="701" border="0">     <tr align="right">        <td><a href="#top01"><img src="../../bandeaux-f/bandeau-terre/retour-terre.gif" width="146" height="34" border="0"></a></td>     </tr>   </table>   <br>   <table width="680" border="0">     <tr>        <td width="282" rowspan="2"><a href="../../images-f/images-terre/profondeur/convection/img4-gt.html" target="_blank"><img src="../../images-f/images-terre/profondeur/convection/fig4-small1.jpg" width="226" height="198" border="0"></a></td>       <td rowspan="2" height="184" width="388"><font face="Arial, Helvetica, sans-serif" size="-1">Si  		on conna&icirc;t le flux de chaleur qui sort du noyau en fonction du temps,  		on peut calculer l'&eacute;volution du noyau et en particulier l'accroissement  		de la graine avec le temps. Le rayon de la graine est actuellement d'environ  		1220 km. <br> 		<br> 		La taille actuelle de la graine est atteinte rapidement, en un temps inf&eacute;rieur  		&agrave; 2.5 Milliard d'ann&eacute;es, ce qui est significativement plus  		faible que l'&acirc;ge de la Terre (4.55 Milliard d'ann&eacute;es). </font></td>     </tr>     <tr> </tr>   </table>   <br>   <table width="680" border="0"> 	<tr>  	  <td colspan="2"> <font face="Arial, Helvetica, sans-serif"><b>G&eacute;otherme</b><br> 		<br> 		</font> <font face="New York">  		<p><font face="Arial, Helvetica, sans-serif" size="-1">On peut repr&eacute;senter  		  la structure thermique de la Terre, en &eacute;tablissant la courbe  		  de la variation de la temp&eacute;rature moyenne dans toute la Terre  		  en fonction de la profondeur (ou du rayon, c'est &agrave; dire la distance  		  au centre de la Terre, donn&eacute;e ici en km). Cette courbe est une  		  coube id&eacute;ale, appel&eacute;e</font><font face="New York"><font face="Arial, Helvetica, sans-serif" size="-1">  		  g&eacute;otherme. </font></font><font face="Arial, Helvetica, sans-serif" size="-1">Pour  		  obtenir une telle courbe, il faut savoir par quel m&eacute;canisme la  		  chaleur est transport&eacute;e et cette courbe n'est donc pas ind&eacute;pendante  		  du mod&egrave;le consid&eacute;r&eacute;. <br> 		  <br> 		  Cette figure pr&eacute;sente le cas d'un manteau qui convecte en une  		  seule couche (voir l'article de <a href="profondeur-dynamiqueM.html">M.  		  Le Bars</a> pour d'autres situations possibles). Le manteau est alors  		  bien m&eacute;lang&eacute;, ce qui tend &agrave; limiter l'augmentation  		  de temp&eacute;rature avec la profondeur. </font><font size="-1" face="Arial, Helvetica, sans-serif">  		  </font><font face="New York"><font face="New York"><font face="Arial, Helvetica, sans-serif" size="-1">Cette  		  augmentation est cependant visible, et ce pour deux raisons diff&eacute;rentes  		  suivant la r&eacute;gion consid&eacute;r&eacute;e :</font> </font><font size="-1" face="Arial, Helvetica, sans-serif"></font></font></p> 		</font></td> 	</tr>   </table>   <br>   <table width="680" border="0"> 	<tr>  	  <td width="429" rowspan="2"><font face="New York"><font size="-1" face="Arial, Helvetica, sans-serif">-  		dans la partie centrale du manteau (de m&ecirc;me que dans le noyau externe)  		une parcelle de mati&egrave;re qui est emport&eacute;e vers le bas par  		la convection va s'&eacute;chauffer du fait d'une augmentation de la pression  		ambiante. Si ce mouvement est suffisamment rapide pour que la parcelle  		de fluide n'ait pas le temps d'&eacute;changer de chaleur par conduction  		avec son environnement, cet &eacute;chauffement est dit adiabatique et  		le profil de temp&eacute;rature obtenu est appel&eacute; un adiabat. </font>  		<font size="-1" face="Arial, Helvetica, sans-serif"><br> 		<br> 		- Lorsqu'une parcelle de mati&egrave;re arrive &agrave; proximit&eacute;  		d'une limite horizontale (telle que la surface ou &agrave; la fronti&egrave;re  		noyau-manteau), elle doit ralentir, et sa vitesse verticale finit par  		s'annuler &agrave; la limite. Dans ce cas l&agrave;, la chaleur que cette  		parcelle transporte ne peut plus &ecirc;tre transf&eacute;r&eacute;e plus  		loin par convection (car cela n&eacute;cessite du mouvement vertical)  		et c'est la conduction qui doit prendre le relais. Cette transition entre  		ces deux modes de transport de chaleur se fait dans une couche fine appel&eacute;e  		couche limite. </font></font></td> 	  <td width="24" rowspan="2">&nbsp;</td> 	  <td rowspan="2" height="225" width="213"><a href="../../images-f/images-terre/profondeur/convection/geotherme.html" target="_blank"><img src="../../images-f/images-terre/profondeur/convection/images/geotherme_small.jpg" width="213" height="170" border="0"></a>  		<div align="center"></div> 	  </td> 	</tr> 	<tr> </tr>   </table>   <br>   <table width="680" border="0">     <tr>        <td colspan="2"> <font face="New York"><font face="New York"><font size="-1" face="Arial, Helvetica, sans-serif">Il  		y a ainsi au moins deux couches limites dans le manteau : une &agrave;  		la surface qui peut &ecirc;tre identifi&eacute;e &agrave; la lithosph&egrave;re  		et une &agrave; la base, appel&eacute;e couche D'' par les sismologues.  		D'autres couches limites pourraient exister &agrave; l'int&eacute;rieur  		du manteau, dans le cas d'une convection &agrave; deux couches. </font></font><font size="-1" face="Arial, Helvetica, sans-serif"><br> 		<br> 		Le noyau externe est liquide et transf&egrave;re l'&eacute;nergie par  		convection. La variation de temp&eacute;rature est donc principalement  		adiabatique. Il existe cependant deux couches limite &agrave; la fronti&egrave;re  		avec la graine (solide) et le manteau, mais ces couches limites sont trop  		fines pour &ecirc;tre visibles sur cette figure. Dans la graine solide,  		la chaleur est vraisemblablement transport&eacute;e par conduction.</font></font><font face="Arial, Helvetica, sans-serif"><b><br> 		<br> 		Conclusion</b><br> 		<br> 		</font><font face="Arial, Helvetica, sans-serif" size="-1">L'&eacute;tude  		du refroidissement de la Terre est encore (apr&egrave;s plusieurs si&egrave;cles  		d'investigation) un domaine de recherche tr&egrave;s actif car il se trouve  		&agrave; l'intersection de toutes les disciplines de la g&eacute;ophysique  		de <i>la Terre profonde</i>. </font>  		<p><font face="Arial, Helvetica, sans-serif" size="-1"> Pour en savoir            plus : <a href="http://www.ipgp.jussieu.fr/%7Elabrosse/Enseig/refterre" target="_blank">notes            de cours du DEA de Geophysique interne</a> </font>       </td>     </tr>   </table>   <br>   <table width="700" border="0"> 	<tr align="right">  	  <td width="272">  		<div align="left"><font size="-1" face="Arial, Helvetica, sans-serif">Editeur  		  : G. Brandeis</font></div> 	  </td> 	  <td width="267"> 		<div align="left"><font size="-1" face="Arial, Helvetica, sans-serif">Page  		  r&eacute;alis&eacute;e en Juin 2001<br> 		  Mise &agrave; jour en Mai 2002</font></div> 	  </td> 	  <td width="147"><a href="#top01"><img src="../../bandeaux-f/bandeau-terre/retour-terre.gif" width="146" height="34" border="0"></a></td> 	</tr>   </table>   <br> </blockquote> <!-- #EndEditable -->  </BODY> <!-- #EndTemplate --></HTML> 
