Dans le cadre de l’enseignement de spécialité de première, l’utilisation des ondes sismiques comme outil pour visualiser l’intérieur du globe doit être abordé. La difficulté pour l’enseignant consiste souvent à trouver les bons fichiers sismiques. Grâce à sa station sismique et au réseau « sismo à l’école » le lycée Xavier Marmier dispose de sismogrammes qui permettent de monter une activité.
Ressources à télécharger :
- Fichiers nécessaires pour réaliser l’activité: (les 4 fichiers sismiques + feuille excel de correction + animation séisme)
- Vidéo séisme d’Hawai
- Logiciel SeisGram2K
Travail préalable : Observation d’un séisme ; mise en évidence des 3 types d’ondes sismiques sur un sismogramme.
Fichier disponible Hawai quake: cette vidéo montre bien qu’il y a plusieurs types d’ondes sismiques
Problème: On cherche à valider le modèle de Terre parmi les 2 proposés :
Modèle 1 : La terre est composée d’une croûte solide (5 à 100 km d’épais) et en dessous d’une réserve magmatique à l’origine du volcanisme.
Modèle 2 : La Terre est composée de roches solides sur au moins 2900 km d’épaisseur. Le magma des volcans est très localisé sous les volcans.
On propose aux élèves des documents ressources:
Etape 1 : Concevoir une stratégie pour résoudre une situation problème
Pour résoudre ce problème, les élèves doivent analyser des sismogrammes venant de plus en plus loin afin que les ondes sismiques pénètrent de plus en plus profond dans la Terre. Ainsi, on va pouvoir mettre en évidence un changement de vitesse (du au passage dans le noyau externe liquide).
Etape 2 : Mettre en œuvre un protocole de résolution pour obtenir des résultats exploitables
Les élèves doivent utiliser seisgramm pour visualiser des seismes enregistrés à Pontarlier en provenance de divers endroits du globe: du plus proche au plus lointain on a: séisme de France du 03 août 2011/ de turquie du 23 octobre 2011 / du Japon 11 mars 2011 (enregistré par la station du CIV Nice)/ des iles loyalty du 10 mai 2011).
Pour chaque séisme les élèves doivent pointer les ondes P (le logiciel donne alors automatiquement le délai Tp-T0). Puis en cliquant sur l’icone « information » les élèves ont accès aux données du séisme notamment son angle par rapport à la station de Pontarlier.
En appliquant la formule ci dessous, les élèves doivent calculer la vitesse de propagation des ondes P dans le globe. On considère que les ondes sismiques se déplacent en ligne droite dans le globe (approximation qui permet cependant d’obtenir des résultats cohérents)
Constat: Cette vitesse augment en s’éloignant de la station sismique….sauf pour le téléséismes des iles loyalty
Interprétation: Les ondes sismiques traversent des roches de plus en plus rigides. Dans le cas du téléséisme, les ondes ont été ralenties….par le noyau externe liquide. L’hypothèse d’une terre liquide est donc invalidée.
On peut terminer la séance avec une visualisation des rais sismiques à l’aide du logiciel Onde p…on observe ainsi un changement de vitesse et de direction vers -2900 km.
