La géosphère
La Terre est formée de 3 sphères concentriques : l'Atmosphère, l'Hydrosphère et la
Géosphère, qui est la seule solide. Une quatrième sphère, la Biosphère, empiète sur
les trois autres.
1. Forme et taille de la Terre
La géosphère a une forme subsphérique, voisine de celle d'un ellipsoïde de
révolution (Clairvaux, moitié du 18ème siècle). Cette forme correspond à celle
d'un corps sphérique déformable sous l'action de la force centrifuge.
Les géophysiciens ont construit un référentiel plus
précis et dynamique, le Géoïde, qui correspond à
la surface équipotentielle de la pesanteur et qui
coïncide à la centaine de mètres près à la surface
de l'ellipsoïde de révolution.
L'irrégularité légère de cette surface
équipotentielle (ondulations ne dépassant pas la
centaine de mètres) montre qu'il existe une
hétérogénéité de la répartition des masses et des densités à l'intérieur de la
géosphère. Si la répartition des masses était homogène en profondeur le
geoïde serait confondu avec l'ellipsoide et le niveau des océans (prolongé sous les
continents).
2. Masse, Volume et Densité
Le calcul de la masse, du volume et de la densité de la Terre sont relativement simples :
C'est l'expérience de Cavendish,
remarquable par sa simplicité, qui a
permis d'estimer la valeur de G,
constante de la gravitation universelle
Le volume de la géosphère étant 1083 10 27 cm3 on aboutit à une densité moyenne de
, 5,52.
Comme la densité des roches de surface varie entre 1,6 et 3,3 il faut qu'en profondeur
il y ait des parties beaucoup plus denses. Par le renflement équatorial et le moment
d'inertie on peut calculer qu'il existe une zone centrale de densité voisine de 10, de
diamètre correspondant à la moitié du diamètre terrestre, représentant 16% du volume
terrestre et la moitié de sa masse: le Noyau.
3. Structure de la géosphère
Apports de la sismologie
La sismologie étudie la propagation des ondes sismiques provoquées par la libération
d'énergie lors d'un séisme. Elle est à la base de la connaissance de la structure interne de
la géosphère.
Les ondes sismiques
L'enregistrement du passage des ondes se
fait sur des sismographes dans des stations
réparties à la surface du globe. Deux grands
types d'ondes coexistent: les ondes de
volume qui passent à travers la géosphère
et les ondes de surface qui se propagent en
surface de celle-ci.
Les ondes de volume sont de deux types:
- ondes P (ou primaires, les premières à arriver et à figurer sur le sismogramme), qui
sont des ondes de compression longitudinale.
- ondes S (ou secondaires) qui sont des ondes de cisaillement. Elles ne se propagent
que dans des milieux à l'état solide.
L'étude de la vitesse de propagation, différente
suivant le milieu, de ces ondes de volume, et de
leur réfraction/réflexion sur des discontinuités
physiques a permis de mettre en évidence la
structure interne de la géosphère.
Discontinuités majeures
Trois discontinuités majeures ont pu être mises en évidence:
La Terre est formée de 3 sphères concentriques : l'Atmosphère, l'Hydrosphère et la
Géosphère, qui est la seule solide. Une quatrième sphère, la Biosphère, empiète sur
les trois autres.
1. Forme et taille de la Terre
La géosphère a une forme subsphérique, voisine de celle d'un ellipsoïde de
révolution (Clairvaux, moitié du 18ème siècle). Cette forme correspond à celle
d'un corps sphérique déformable sous l'action de la force centrifuge.
Les géophysiciens ont construit un référentiel plus
précis et dynamique, le Géoïde, qui correspond à
la surface équipotentielle de la pesanteur et qui
coïncide à la centaine de mètres près à la surface
de l'ellipsoïde de révolution.
L'irrégularité légère de cette surface
équipotentielle (ondulations ne dépassant pas la
centaine de mètres) montre qu'il existe une
hétérogénéité de la répartition des masses et des densités à l'intérieur de la
géosphère. Si la répartition des masses était homogène en profondeur le
geoïde serait confondu avec l'ellipsoide et le niveau des océans (prolongé sous les
continents).
2. Masse, Volume et Densité
Le calcul de la masse, du volume et de la densité de la Terre sont relativement simples :
C'est l'expérience de Cavendish,
remarquable par sa simplicité, qui a
permis d'estimer la valeur de G,
constante de la gravitation universelle
Le volume de la géosphère étant 1083 10 27 cm3 on aboutit à une densité moyenne de
, 5,52.
Comme la densité des roches de surface varie entre 1,6 et 3,3 il faut qu'en profondeur
il y ait des parties beaucoup plus denses. Par le renflement équatorial et le moment
d'inertie on peut calculer qu'il existe une zone centrale de densité voisine de 10, de
diamètre correspondant à la moitié du diamètre terrestre, représentant 16% du volume
terrestre et la moitié de sa masse: le Noyau.
3. Structure de la géosphère
Apports de la sismologie
La sismologie étudie la propagation des ondes sismiques provoquées par la libération
d'énergie lors d'un séisme. Elle est à la base de la connaissance de la structure interne de
la géosphère.
Les ondes sismiques
L'enregistrement du passage des ondes se
fait sur des sismographes dans des stations
réparties à la surface du globe. Deux grands
types d'ondes coexistent: les ondes de
volume qui passent à travers la géosphère
et les ondes de surface qui se propagent en
surface de celle-ci.
Les ondes de volume sont de deux types:
- ondes P (ou primaires, les premières à arriver et à figurer sur le sismogramme), qui
sont des ondes de compression longitudinale.
- ondes S (ou secondaires) qui sont des ondes de cisaillement. Elles ne se propagent
que dans des milieux à l'état solide.
L'étude de la vitesse de propagation, différente
suivant le milieu, de ces ondes de volume, et de
leur réfraction/réflexion sur des discontinuités
physiques a permis de mettre en évidence la
structure interne de la géosphère.
Discontinuités majeures
Trois discontinuités majeures ont pu être mises en évidence:
