Les continents bougent à la surface de la Terre, comment cela se fait-il ?
Difficulté
Technique
Durée
10 minute(s)
Disciplines scientifiques
Science de la terre, Science de la matière
Introduction
Il y a une chaleur colossale au centre de la Terre. Elle vient de phénomènes physiques et chimiques. Très loin sous nos pieds, à environ 30km de profondeur la roche est tellement chaude qu'elle fond et commence à devenir pâteuse. Les continents "flottent" à la surface de cet "océan" intérieur fait de matière en fusion. Comment cette chaleur influe-t-elle sur les continents ?
Étape 1 - Réunis le matériel
Pour cette expérience, tu auras besoin :
- 1 saladier en verre
- De l'eau froide
- 1 bougie chauffe plat
- 3 petits pots en verre de même hauteur
- 1 pincée de farine
Étape 2 - Mets en place l'expérience
Remplis le saladier d’eau jusqu’à la moitié et place-le sur les 3 petits pots.
Attends que la surface de l’eau se stabilise avant de saupoudrer la surface d’une pincée de farine.
Étape 3 - Observe
Lorsque les grains de farine ne bougent plus, place la bougie sous le saladier.
Patiente et observe la position des grains de farine à la surface de l'eau.
Comment ça marche ?
Observations : que voit-on ?
Les grains de farine petit à petit se mettent en mouvement. Ils se déplacent entre le centre du saladier et le rebord.
Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?
- Ne mets pas trop de farine : 1 seule pincée suffit
- Bien attendre que la surface de l'eau se stabilise après avoir mis la farine.
- Place la bougie assez proche du saladier de façon à ce qu ecela chauffe
- Les mouvements sont lents. Sois patient et observateur !
Explications
Les mouvements des grains de farine que tu vois permettent de visualiser le mouvement de l'eau à la surface du saladier.
L'eau au fond du saladier est réchauffée par la bougie. Quand l'eau se réchauffe, elle se dilate (prend plus de volume pour un même poids, donc sa masse volumique, masse par unité de volume, diminue) et remonte vers la surface. Ce faisant elle "pousse" l'eau plus froide qui du coup est "obligée" de plonger. Une fois que l'eau chaude est arrivée à la surface, elle s'étale à la surface de l'eau plus froide. Cela créé un léger courant du centre du saladier vers l'extérieur. Puis l'eau se refroidit et elle est à nouveau poussée par l'eau chaude qui remonte. L'ensemble de ces mouvements (dans et à la surface de l'eau) sont appelés mouvement de convection. Les grains de farine sont entraînés par ce mouvement.
C'est la même chose pour les roches en profondeur de la Terre. Leur masse volumique diminue avec la chaleur, et quand la masse volumique diminue, la roche fondue remonte vers la surface de la Terre. Ce phénomène est très très lent car il concerne des masses de matière colossales. Par ailleurs, la roche fondue est très visqueuse, le déplacement se fait très lentement.
Les zones dans lesquelles les roches fondues remontent vers la surface de la Terre sont appelées "points chauds". Le magma peut même percer la croute terrestre solide, et forme dans ce cas là des volcans.
Dans tous les cas il existe un mouvement de convection très lent sous la surface solide de la Terre. Ce mouvement entraîne la partie solide de la surface (qu'on appelle la lithosphère) au point que celle-ci se "déchire" en plusieurs morceaux (les plaques tectoniques) qui s'éloigent les unes des autres ou se rentrent dedans. C'est la dérive des continents.
Plus d'explications
Alfred Wegener a proposé pour la première fois sa théorie de la dérive des continents au tout début du 20e siècle. Il l'a fait sur la base de plusieurs arguments qui incluaient le fait que les rives de Est et Ouest de l'Atlantique s'emboitent et la découverte de fossiles identiques en Afrique et en Amérique du Nord. À cette époque là, il en attribuait la cause aux forces des marées lunaires.
La théorie de la dérive des continents a fini par emporter le consensus de la communauté scientifique dans les années 60 après l'observation expérimentale de l'expansion du fond océanique. Au fond des océans, la lithosphère (partie solide de la croute terrestre) est plus fine (elle mesure environ 10km au lieu de 30km au niveau des continents émergés). Les grands fonds océaniques sont traversés par ce qu'on appelle des dorsales. Ce sont des volcans alignés au niveau desquels de la matière sors et forme du plancher océanique "tout neuf". Celui-ci pousse le plancher plus ancien qui finit par plonger au niveau de zones appelées "fosses océaniques". Le tout aboutit à un espèce de mouvement de tapis roulant très lent qui recycle et renouvelle le plancher océanique en permanence.
Applications : dans la vie de tous les jours
Quand on fait bouillir du lait chocolaté, il se forme une mince "croute" plus foncée à la surface du lait quand il se refroidit. Quand on chauffe à nouveau, cette croute se "déchire" en fonction des mouvements de convection qui se produisent en dessous. C'est exactement le même phénomène, à toute petite échelle, que celui de la tectonique des plaques ou du manège à farine.
Quand on place un objet très léger au dessus d'une source chaude en hiver, cet objet se met à bouger. Ce mouvement est dû à la montée du courant d'air chaud.
Éléments pédagogiques
Objectifs pédagogiques
- Visualiser des mouvements de convections
- Comprendre les liens entre chaleur et mouvement
- Comprendre la tectonique des plaques
Sources et ressources
Les expériences des petits débrouillards - La Terre - edition Albin Michel Jeunesse
Tectonique des plaques : https://fr.wikipedia.org/wiki/Tectonique_des_plaques
Expansion du fond de l'océan : https://fr.wikipedia.org/wiki/Expansion_des_fonds_oc%C3%A9aniques
Dernière modification 20/05/2020 par user:Geneviève.
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