PARTIE 2 | La Terre interne actuelle
constituants du manteau terrestre ne sont pas conducteurs. Le manteau terrestre est
dans un état gravitationnellement instable : les roches les plus chaudes se trouvent
au fond, et les roches le plus froides se trouvent au sommet, comme dans la couche
troposphérique de l’atmosphère terrestre. Puisque la conduction est peu efficace
et que les roches sont déformables, les roches froides et denses de surface coulent
et refroidissent le manteau alors que les roches chaudes montent et s’étalent sous
la surface, perdant ainsi leur chaleur par conduction vers l’extérieur (figure 7.13).
Ce phénomène de couplage entre chaleur et transport, où la source de l’énergie
cinétique est la chaleur elle-même, est appelé convection.
Figure 7.13
Schéma simplifié du
transfert de chaleur
dans le manteau
terrestre.
Définitions
Le phénomène de c
et de son impact sur la masse volumique des matériaux. Les matériaux chauds, moins denses
sont sous les matériaux froids, plus denses. Quand la conduction de chaleur est relativement peu
efficace, et si la viscosité des matériaux le permet, alors les différences de densités produisent
une source de mouvement. Ainsi, l’énergie cinétique est directement reliée à la chaleur. L’advection elle-même est produite par les écarts de température. La convection est un cas particulier
d'advection de chaleur. La convection s’arrête lorsque le système s’est suffisamment refroidi.
Les scientifiques ont étudié la convection depuis le début du xxe siècle. La vigueur
de la convection est notée par le nombre dit de Rayleigh (7?a). C’est un nombre
sans dimension qui évalue le rapport entre le temps caractéristique de diffusion de
la chaleur à travers l’épaisseur du manteau (rdiff) et le temps caractéristique d’advection de la chaleur à travers la couche (radv) : Ra = rdiff/radv. Plus ce rapport est grand,
plus 1 advection domine, donc la convection est vigoureuse. Plus la convection est
vigoureuse, plus le système évacue de la chaleur et se refroidit efficacement. Il n’est
pas I objet ici de rentrer dans des considérations de mécanique des fluides ou de
thermodynamique pour donner l’expression du nombre de Rayleigh en fonction
de propriétés physiques du système. Il suffit pour ça de se référer à des ouvrages
ou des sites internet allant plus loin. Sans entrer dans les détails, rdiff est d’environ
3 10" ans : c est le temps caractéristique qu’il faudrait pour conduire d’atome à
atome, sans mouvement de matière, la chaleur depuis la base du manteau jusqu’à la
surface. 300 milliards d’années est un temps 20 fois plus long que l’âge de l’univers.
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constituants du manteau terrestre ne sont pas conducteurs. Le manteau terrestre est
dans un état gravitationnellement instable : les roches les plus chaudes se trouvent
au fond, et les roches le plus froides se trouvent au sommet, comme dans la couche
troposphérique de l’atmosphère terrestre. Puisque la conduction est peu efficace
et que les roches sont déformables, les roches froides et denses de surface coulent
et refroidissent le manteau alors que les roches chaudes montent et s’étalent sous
la surface, perdant ainsi leur chaleur par conduction vers l’extérieur (figure 7.13).
Ce phénomène de couplage entre chaleur et transport, où la source de l’énergie
cinétique est la chaleur elle-même, est appelé convection.
Figure 7.13
Schéma simplifié du
transfert de chaleur
dans le manteau
terrestre.
Définitions
Le phénomène de c
et de son impact sur la masse volumique des matériaux. Les matériaux chauds, moins denses
sont sous les matériaux froids, plus denses. Quand la conduction de chaleur est relativement peu
efficace, et si la viscosité des matériaux le permet, alors les différences de densités produisent
une source de mouvement. Ainsi, l’énergie cinétique est directement reliée à la chaleur. L’advection elle-même est produite par les écarts de température. La convection est un cas particulier
d'advection de chaleur. La convection s’arrête lorsque le système s’est suffisamment refroidi.
Les scientifiques ont étudié la convection depuis le début du xxe siècle. La vigueur
de la convection est notée par le nombre dit de Rayleigh (7?a). C’est un nombre
sans dimension qui évalue le rapport entre le temps caractéristique de diffusion de
la chaleur à travers l’épaisseur du manteau (rdiff) et le temps caractéristique d’advection de la chaleur à travers la couche (radv) : Ra = rdiff/radv. Plus ce rapport est grand,
plus 1 advection domine, donc la convection est vigoureuse. Plus la convection est
vigoureuse, plus le système évacue de la chaleur et se refroidit efficacement. Il n’est
pas I objet ici de rentrer dans des considérations de mécanique des fluides ou de
thermodynamique pour donner l’expression du nombre de Rayleigh en fonction
de propriétés physiques du système. Il suffit pour ça de se référer à des ouvrages
ou des sites internet allant plus loin. Sans entrer dans les détails, rdiff est d’environ
3 10" ans : c est le temps caractéristique qu’il faudrait pour conduire d’atome à
atome, sans mouvement de matière, la chaleur depuis la base du manteau jusqu’à la
surface. 300 milliards d’années est un temps 20 fois plus long que l’âge de l’univers.
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