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MOUVEMENTS DE CONVECTION

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Modéliser des mouvements de convection

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Voici des schémas qui illustrent une expérience permettant de comprendre les mouvements de matière qui peuvent se réaliser à l’intérieur du globe terrestre.

 

Situation de départ

 

Dans un bécher, on a deux huiles colorées superposées et au-dessus une couche d’alcool colorée. Il y a donc trois couleurs, trois couches superposées qui, pour le moment, ne se mélangent pas. On utilise de l’alcool car il est moins dense que l'huile (il reste toujours au-dessus).

 

 

Analogie avec le globe terrestre

Par ces trois couches colorées, on représente les trois roches de la Terre. L’alcool représente la croûte terrestre (ou croûte continentale) et les deux huiles, le manteau supérieur et le manteau profond. Sous le bécher, on place une source de chaleur qui représente la chaleur qui se dégage de l’intérieur de la Terre.

 

Expérience

 

 

On observe un déplacement de certaines huiles au sein du bécher. Le déplacement est juste à l’aplomb de la source de chaleur. On constate que la couche d’huile rouge commence à se déplacer vers le haut. D’abord une bosse, puis celle-ci se transforme en une sorte de champignon. La couche rouge se déplace vers le haut grâce à cette source de chaleur.

 

Interprétation

En chauffant l’huile, elle devient moins dense et elle a tendance à s’élever et à se placer au-dessus de l’huile jaune qui n’est pas aussi chauffée que l’huile rouge (elle est donc plus dense). À la surface, on observe que la couche la moins dense (alcool) n’est pas affectée par ces mouvements. D’autre part, on peut mesurer une libération de chaleur due aux mouvements de matière. C’est le déplacement de matière qui véhicule de la chaleur et que l’on appelle le mouvement de convection.

 

Suite de l'expérience

Dans un troisième temps, la libération de chaleur continue. Le liquide rouge, en remontant, s’éloigne de la source de chaleur. Il refroidit et donc redevient plus dense. Par conséquent, il redescend au sein du bécher vers la couche initiale. Grâce à la source de chaleur, il y a donc une diminution de la densité du liquide chauffé.

 

Interprétation

Au niveau du manteau, le matériel chauffé moins dense remonte puis part sur les côtés et enfin redescend, car il redevient plus dense. Attention, ce modèle ne représente pas complètement la réalité, il retranscrit des phénomènes. La réalité est différente, notamment par le fait que les roches sont solides et que les déplacements se font à des vitesses très différentes de ce qu’on observe dans l'expérience (des millions d’années). Les relations entre les couches (manteau inférieur/supérieur) sont différentes lorsqu’on est à l’état solide par rapport à l’état liquide. Ce modèle est une bonne illustration des mouvements de convection, mais les mouvements réels ne sont pas tout à fait identiques à ce modèle analogique.