SÉISMES ET SISMOLOGIEOndes sismiques

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Variation des ondes sismiques S à 150 kilomètres de profondeur

Variation des ondes sismiques S à 150 kilomètres de profondeur
Crédits : M. Cara/ Unistra

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Ondes P, S et de surface d'un séisme

Ondes P, S et de surface d'un séisme
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Spectre des vibrations de la Terre dues à un séisme

Spectre des vibrations de la Terre dues à un séisme
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Sismicité mondiale

Sismicité mondiale
Crédits : Nature, 2012

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Structure globale de la Terre

Le fait que des ondes sismiques peuvent se propager sur de grandes distances fut une surprise pour les physiciens qui ont observé le phénomène pour la première fois au début du xixe siècle à l'aide de pendules sensibles (Fréchet et Rivera, 2012). Plus tard en 1889, Rebeur Paschwitz observa des ondes sismiques provenant d'un séisme du Japon en Allemagne. Il devint alors évident qu'un ébranlement sismique pouvait se propager à travers la Terre entière. La nature solide et élastique de l'ensemble du globe, qui permet aux ondes S de s'y propager, avait été proposée plus tôt par le physicien anglais lord Kelvin, sur fond de débat scientifique entre les partisans du « feu central » avec une Terre en fusion sous une mince écorce terrestre et ceux défendant une Terre rigide (Deparis et Legros, 2000). Lord Kelvin a montré en 1863 que pour expliquer la hauteur des marées océaniques, il fallait concevoir la Terre comme une sphère solide et élastique ayant la rigidité de l'acier. On montre dans cet article que ce modèle d'une sphère entièrement solide n'est pas correct, mais il a probablement influencé la conception des premiers modèles sismologiques globaux mis au point au début du xxe siècle. Il faudra attendre Jeffreys (1926), qui a utilisé des arguments mixtes sismologie-gravimétrie, pour montrer que la Terre comportait un noyau interne liquide.

Dès qu'il fut acquis que les ondes sismiques pouvaient traverser toute la Terre, une nouvelle branche de la sismologie qui consiste à imager l'intérieur du globe a donc pu se développer au début du xxe siècle. L'observation d'arrivées d'ondes sismiques anormalement tardives à de très grandes distances de l'épicentre a très vite conduit à lier cette observation à la présence d'un « noyau » dense situé au centre de la Terre, et dont l'existence était soupçonnée au vu de la forte densité moyenne de l'ensemble du globe comparée à celle des roches de surface. Le sismologue britannique, Richard Oldham, fut le premier à donner un ordre de grandeur du rayon du noyau terrestre en 1[...]

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Écrit par :

  • : professeur des Universités, en poste à l'École et observatoire des sciences de la Terre de l'université de Strasbourg

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Michel CARA, « SÉISMES ET SISMOLOGIE - Ondes sismiques », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 07 octobre 2018. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/seismes-et-sismologie-ondes-sismiques/