Les élèves connaissent les méthodes d'investigation
utilisées par les géologues : Voir
document
Un travail préalable a été réalisé
concernant les caractéristiques de propagation des ondes sismiques.
La lecture et l'interprétation de courbes hodochrones ont permis
de penser que les ondes P et S se propagent en profondeur et traversent
l'intérieur du globe terrestre. Les vitesses de propagation
des ondes P et S croissent avec l’éloignement de l’épicentre
du séisme. Les élèves pourront donc les utiliser
afin de recueillir des données indirectes sur l'intérieur
de la Terre.
Il va s’agir de trouver le meilleur modèle compatible
avec un certain nombre de données (observables) et d’informations.
"Comment construire un profil des vitesses de ces ondes
en fonction de la profondeur et de l'état des milieux qu'elles
traversent ?"
"Comment situer le passage manteau noyau grâce à
ce profil ?"
Travail sur deux hypothèses :
Nous utiliserons un modèle analogique (Ondes lumineuses et ondes sismiques) :
| Lorsque des ondes lumineuses traversent des milieux d’indices différents, elles sont réfractées et réfléchies. De la même manière des ondes sismiques qui traversent des milieux de rigidité et de densité différente sont réfractées et réfléchies. |
Que permet l'utilisation de ce modèle analogique au niveau de la démarche de modélisation ?
C’est un modèle analogique, pour voir comment devraient
se comporter les ondes sismiques en présence ou pas de discontinuité
à l’intérieur du globe. Il permet de prévoir
ce que l’on devrait obtenir à la surface et donc de mettre
en tension le modèle avec la réalité . C'est
un modèle pour prévoir.
Comment vérifier lequel est le plus représentatif de
la réalité ? Que devrait-on recueillir comme données
selon chacun des dispositifs ? Que devraient enregistrer les stations
à la surface du globe dans chacun des cas ?
Vérifier ce qui est reçu par les stations en surface
avec mise en évidence de la zone d’ombre due à
la discontinuité dans le deuxième cas (Voir
document). De plus certaines stations ne reçoivent que
des ondes P.
Avec ce que les élèves savent sur quelques propriétés
de la propagation des ondes sismiques ils devraient en déduire :
Reste à déterminer à quelles profondeurs se localisent ces élèments.
Quelles conséquences sur le profil des vitesses des ondes ?
Les élèves ont alors à tester des modèles différents en tenant compte des données directes recueillies :
Cette étape leur permet de mettre à l'épreuve
leurs modèles avec les données recueillies
Le modèle usuel proposé par ce logiciel est ainsi validé
(Voir document)
Le même type de démarche peut être réalisé
avec le logiciel Sismolog (payant)
Un profil des vitesses est utilisé lors de la construction
de ce modèle.
Il est alors intéressant de discuter evec les élèves
sur les limites de ces logiciels et surtout sur l'utilisation qu'ils
en ont faite. Ce sont des logiciels qui permettent d'ajuster un modèle
au plus près des données recueillies.
Pour aller plus loin dans la modélisation de l'intérieur
du globe terrestre il faut utiliser des données plus complètes
et précises (Voir document).
Les élèves n'ont alors aucune difficulté pour
repérer les autres discontinuités et localiser l'enveloppe
non solide du globe terrestre. Ils peuvent proposer un modèle
de l'intérieur de la Terre en situant précisant les
profondeurs des enveloppes et en indiquant leur état physico-chimique.
