contrôle mars 2007

Contrôle de sciences de la vie et de la terre Première S2; mars 2007
Exercice n°1: Structure de la terre.

Dans un ouvrage du début du XXème siècle (1914), on trouve la représentation suivante du globe terrestre.
Un secteur de la terre. A: trait noir représentant l'épaisseur de la croûte terrestre. B: centre de la terre. C: matières en fusion (correspondent à ce qu'on peut appeler "manteau")
1°) En quoi ce modèle diffère-t-il du modèle actuellement admis?
Un des moyens de tester le modèle ci dessous est de calculer la masse de la terre qu'il permet de prévoir et de comparer ce résultat à la masse de la terre, calculée d'après des données gravitationnelles. cette masse de la terre est de 5,98.1024 kg.

Pour le modèle schématisé ci contre, on peut négliger le volume de la croûte et considérer que la terre est une sphère de 6 370 km de rayon, de densité moyenne 4,4 (moyenne entre la densité du "manteau" au niveau de la croûte: 3,3 et du "manteau" au niveau du centre: 5,5). Un mètre cube de "manteau" a donc une masse moyenne de 4 400 kg.
2°) A partir des données précédentes, calculez la masse théorique de la terre dans le modèle présenté.
3°) Rappelez comment se calcule la masse de la terre d'après les données gravitationnelles. Vous utiliserez votre masse: m.
4°) Comparez la masse réelle de la terre à celle du modèle présenté. Concluez.
Exercice n°2: Localisation de l'épicentre d'un séisme.

Un tremblement de terre vient de se produire au pays des "Lutins", où les villes sont désignées par des lettres (carte ci dessous). Pour pouvoir organiser les secours de manière urgente, il faut localiser rapidement l'épicentre du séisme.

Trois stations ont enregistré les ondes P et S provenant de ce séisme. Les observations sont consignées ci dessous.

STATION

Heure d'arrivée des ondes P
en heure:min:sec

heure d'arrivée des ondes S
en heure:min:sec
G
12:02:10,6
12:03:51,9
D
12:03:12,0
12:05:42,0
C
12:04:09,2
12:07:26,0

Les hodochrones suivantes vous indiquent le temps d'arrivée des ondes sismiques P et S à une station en fonction de la distance angulaire existant entre l'épicentre du séisme et la station. On rappelle que 1 degré angulaire équivaut à 111,1km en surface.

Hodochrones des ondes P(traits pleins) et S (tirets)

5°) Pourquoi la seule connaissance de l'heure d'arrivée des ondes P à une station ne suffit pas pour déterminer la localisation de l'épicentre du séisme? Comment procéder alors?
6°) En utilisant les trois stations G,C et D, déterminez approximativement la ville la plus proche de l'épicentre du séisme.
7°) A quelle heure ce séisme s'est-il produit?

Exercice 3: Les discontinuités et les géophysiciens illustres.

Gutenberg, Mohorovičić et Lehman ont découvert, chacun, une des discontinuités du globe terrestre.
8°) Dans un texte de quelques lignes, vous expliquerez quel a été le point de départ de leur découverte, et le raisonnement qu’ils ont suivi pour aboutir à la mise en évidence et éventuellement à l’estimation de la profondeur de la discontinuité.

Exercice n°4: Croûte, manteau, lithosphère, asthénosphère.

Certaines personnes confondent les couples croûte/manteau et lithosphère/asthénosphère.
9°) Pouvez vous en quelques lignes définir ces couples et préciser la caractéristique sur laquelle on se fonde pour établir la limite entre chaque partenaire de ces deux couples ?

Exercice n°5: Hodochrones.

Sachant que la circonférence terrestre (360°) est d’environ 40000 km. Pouvez vous en utilisant les courbes hodochrones ci-dessous, préciser quelles ondes apparaissent et combien de temps après le séismes dans une station qui est éloignée de 10000 km.hodochrones
 10°) Vous remplirez le tableau suivant avec les différentes ondes dans l’ordre d’arrivée:

Onde                      
Temps d'arrivée
en minutes
                     

 11°) Sur la coupe de la terre, vous tracerez l’onde PPS qui arrive à la station 1
L’onde SKIKP qui arrive à la station 2
L’onde PcPPKP qui arrive à la station 3
L’onde Love qui arrive à la station 4
L’onde SKP qui arrive à la station 5

ondes

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J@©QUES FLORIMONT
Modifié le 25.12.2012