Bilan thermique terrestre

[marion]

Bonjour,

La terre produit de la chaleur ( radioactivité et energie du à l'accrétion) mais il en sort moins. La chaleur libérée sort par rayonnement uniquement?

La Terre est donc en train de se refroidir? Comment se fait-il qu'on ait pas atteint un état d'équilibre depuis les 4,5 Ga écoulées? Elle tend vers un état d'équilibre en se refroidissant depuis sa formation?

Pourtant la température de la surface terrestre et la température des océans augmentent avec l'effet de serre?

Je mélange tout aidez moi svp!

marion

[Stoof]

bonjour,

Je n'ai pas beaucoup de connaissances dans ce domaine pour le moment, mais je pense qu'il faut voir cet aspect sous plusieurs angles et avoir quelques notions de base.

Deja, a l'echelle globale, on peut dissocier chaleur interne et externe ainsi que leurs sources.

Cela te donne donc 2 systemes differents.

la chaleur interne (manteau/noyau/croute) est globalement quasi independante de la chaleur externe ( atmosphere/hydrosphere).

Les interactions thermique entre elles peuvent etre considérées comme négligeable par rapport a leurs sources de chaleur respective, a l'echelle du globe!

Pour la chaleur interne, effectivement on peut simplifier la source a la désintegration radioactive et a l'energie de l'accretion, le tout mis en pression.

Pour la surface, la source principale, c'est le soleil.

Pourquoi il n'y a pas d'equilibre?

Et bien, toujours de maniere simple, a l'echelle du globe, je vois les chose comme ceci:

puisque tu as 2 systemes "differents" et "independants" du point de vue thermique.

Tu aura un equilibre entre les 2 que si les 2 systemes ne sont plus independant et si leurs source de chaleur respective ne jouent plus leurs roles.

Voila une explication trés simplifié qui selon moi correspond a peu prés a ce qui se passe, mais je suis certain que quelqu'un qui a des connaissance en thermodynamique du globe pourra t'expliquer ceci d'une facon plus rigoureuse.

J'apporterai quelques modification si je trouve des infos contredisant cette facon de voir les choses :coucou!:

[Benou]

Salutations !

Non je ne trouve pas que tu mélanges tout, tu dois juste ordonner tes idées :

La Terre est donc en train de se refroidir?

Aïe ! on devrait rentrer en période interglaciaire...et il fait de plus en plus chaud ! Sa c'est l'effet des composés anthropique comme le CO2, O3, CFC etc corrélé à l'effet de serre. Cependant, si on considère la Terre à ces premières heures de vie, comme tout bonne planète tellurique, elle aurait due atteindre la vitesse d'évasion des éléments, autrement dit l'énergie gravitationnelle qui compense l'énergie cinétique (agitation des éléments) et les gaz du nuage protosolaire de Laplace (He et H à 99%) auraient du s'évader...seulement sur Terre il y eu piégeage de ces éléments par les animaux à tests calcaires, photosynthèse etc.. Une planète tellurique évacue donc lentement sa chaleur, par opposition aux planètes gazeuses qui évacuent abondamment leur chaleur par brassage des gaz.)

Comment se fait-il qu'on ait pas atteint un état d'équilibre depuis les 4,5 Ga écoulées? Elle tend vers un état d'équilibre en se refroidissant depuis sa formation?

Comme tout système, la Terre devrait se voir appliquer le principe zéro de thermodynamique autrement dit, deux systèmes à températures différentes (soleil Terre) devraient tendre spontanément vers un équilibre thermique...ce n'est pas le cas, en effet d'autres facteurs influent : effet de serre et activité anthropique notamment.

En gros, la terre diffuse de la chaleur, il existe des flux maxima de chaleur (zone en intense activité géologique comme les dorsales, les chaine de montagnes jeunes, les régions volcaniques, les points chauds mais aussi les rifts continentaux etc.), et des flux minima (vieux fonds océaniques, vieux socles continentaux (boucliers etc.)

1/3 de la chaleur provient de la croute et les 2/3 du manteau sous-jacent (car plus épais, riche en matériaux radioactifs) seulement à masse égale, la croute produit plus de chaleur car les basaltes par exemple sont plus riches en éléments radioactifs par rapport au granites. La radioactivité constitue 75% de flux total, l'accrétion des planètes (chaleur primitive) 20 ou 25%, sans oublier la cristallisation du noyau interne au dépend du noyau externe (100 m3/s !) mais qui constitue seulement 1% du flux de chaleur total. Des mouvements différentiels sont aussi source de chaleur (geodynamique aux frontière des plaques, libération par frottement (très négligeable).

Bref la Terre devrait perdre sa chaleur (cf les événements ci dessus) mais du fait de l'effet de serre et des composés anthropiques la conserve en quelque sorte, c'est tout un cycle...Ainsi 20% des rayons solaire sont directement absorbés, 50% sont absorbés par le sol et 30% sont réfléchi (albédo de la terre, d'ailleurs la fonte des glace diminue l'albedo de la Terre laissant à couvert des surfaces sombres absorbant directement les rayons solaire, augmentant la température...c'est de la rétroaction négative !! ). 50% des IR terrestres sont absorbée par l'atmosphère qui restitue cette énergie sous forme de chaleur !! ==> il fait plus chaud ! On a donc des modèles de compensation et de rétroactions qui fait que la planète se réchauffe au contraire...

En espérant avoir éclairé tes idées

Bien amicalement,

Ben

[marion]

merci pour vos réponses

[Benou]

merci pour vos réponses

De rien :coucou!:

Au fait, pense à remplir ton profil :ye!:

++ Ben

[Mecton]

Salut,

Hop hop hop Benou tu étais pressé ? il y a quelques coquilles dont

1/3 de la chaleur provient de la croute et les 2/3 du manteau sous-jacent (car plus épais, riche en matériaux radioactifs) seulement à masse égale, la croute produit plus de chaleur car les basaltes par exemple sont plus riches en éléments radioactifs par rapport au granites.

Ce sont les granites qui contiennent le plus d'éléments radioactif ( cf nos gisements d'uranium situés sur des granites ). Les éléments radioactifs sont des incompatibles et donc se trouvent très concentrés dans les magma issues de faibles taux de fusion comme les granites. Et comme la croute continentale est essentiellement faite de granite le flux thermique en surface est pour 2/3 lié à la radioactivité crustale et 1/3 lié à la diffusion de chaleur depuis le manteau.

Pour la croute océanique faite de basaltes on a peu d'éléments radioactif et c'est surtout la diffusion depuis le manteau qui alimente le flux thermique. Et c'est heureux ! La chaleure perdue par cette croute océanique permet beaucoup mieux le refroidissement du manteau ,donc l'établissemnt d'un gradient de température essentielle pour la convection mantellique, que ne le fait la croute continentale.

Bref l'important est de bien voir que les bilans thermiques ont eut le temps de s'équilibrer depuis 4.5 milliards d'années. La production d'énergie est parfaitement égale à la dissipation d'énergie sous forme de chaleur, séïsmes, volcanisme.... la tectonique des plaques quoi !

Pour la partie atmosphère c'est différent ( sisi..).Medhi pourra venir me corriger si je dis des bétises .

Déjà le rayonnement solaire est d'environ 342W/m² alors que le flux géothermique est de l'ordre de 65miliW/m²....négligeable donc ici !

Tout comme tout à l'heure le bilan entre l'énergie reçue et l'énergie qui part de la Terre est nulle, 0, c'est l'équilibre !

La température augmente non pas parceque la terre absorbe plus le rayonnement mais parceque l'effet de serre déplace la température d'équilibre de la Terre. Ce n'est pas une notion instinctive. Si le bilan radiatif de la Terre était non nul nous brulerions d'ici peu ....

Si tu as des questions, n'hésite pas.

Et si tu veux tu peux mater le cours de Pierre Thomas sur le site planet Terre, ça prend une heure et tu auras plus de renseignements que tu ne pourras en trouver dans n'importe quel bouquins!

[Benou]

Hmmmmmmmm inintéressant, ouaip en ce moment je suis pressé (je suis en rut muahaha ) !

Ouai dans l'ensemble j'ai été un peu vite, tu as raison, mais en fait si tu prend un OIB, basalte de point chaud issu d'un taux de fusion de la roche mère faible d'environ 10%, le matos et riche en incompatible, donc plus radioactif (riche en lanthanides).

Sa dépend aussi de quel granite...d'anatexie, mantellique bref, ceux d'anatexie sont issue d'une origine mixte avec contamination de la croûte... Ouaip bref

++ Ben

[Mecton]

si tu prend un OIB, basalte de point chaud issu d'un taux de fusion de la roche mère faible d'environ 10%, le matos et riche en incompatible, donc plus radioactif

Plus radioactif que ? un granite ? un MORB ?

Je ne saisi pas bien ce que viennent faire les OIB dans le bilan thermique de la Terre. A priori je les aurais négligé mais peut être que je les sous-estime.

Sa dépend aussi de quel granite...d'anatexie, mantellique bref, ceux d'anatexie sont issue d'une origine mixte avec contamination de la croûte... Ouaip bref

Ah bah ça m'intéresse ! Je ne m'étais pas posé la question. Aussi je pensais que c'était plus ou moins la même concentration en éléments radioactifs.^^

[Benou]

Ouai par rapport à un MORB par exemple, mais la machine thermique de la terre sa m'interesse pas trop en fait, juste à l'occasion comme sa...c'est vrai au niveau des granites je ne sais pas si il faut les prendre en compte ou pas...enfin bon, c'est superficiel et secondaire !

++

[marion]

a merci ms je le trouve ou le site de pierre thomas?

[Mecton]

ici et tu cliques sur Environnement et climat (1/5) : atmosphères des planètes et effet de serre. (ENS Lyon) [100%] by Pierre Thomas, 15-09-2000.

Le son est très désagréable mais ça en vaut la peine.

[marion]

Merci j'irai regarder demain

bonne soirée

[Benou]

Bisoux

[Pachy]

Bonjour,

Problème d'une très grande complexité!

Et il faut y ajouter que le soleil est en fait une étoile variable, rayonnement variable de l'ordre de quelques %...

Pachy

[marion]

"Et comme la croute continentale est essentiellement faite de granite le flux thermique en surface est pour 2/3 lié à la radioactivité crustale et 1/3 lié à la diffusion de chaleur depuis le manteau. "

Je pensais que le flux thermique était en moyenne plus faible sur les continents que sur les océans car la croute continentale est plus épaisse que la croute océanique donc l'isotherme 1200°C est plus profond sur les continents qu'au niveau des océans.

Alors que dans ton sens si c'est la croute responsable d'un fort flux thermique de surface on devrait avoir un flux thermique plus important au niveau des continents?

Ps : je comprends pas très bien comment utiliser le forum pour citer

[Papyfred]

" Ps : je comprends pas très bien comment utiliser le forum pour citer "

Je pense que c'est facile : tu cliques en bas à droite sur +CITER (bleu) , lorsque tu as cliqué dessus, ça devient -QUOTE (rouge) ; et cela sur toute les citations que tu veux avoir ; ensuite, tu choisis RÉPONDRE et… tout va bien !

Sinon, si tu prends RÉP.RAPIDE, ça ne cite pas, il te faut donc faire copier-coller ! (c'est ce que j'ai choisi pour te répondre.

Encore un détail, si tu ne veux pas citer entièrement, tu peux mettre en brillance ce dont tu veux te défaire et l'effacer dans la citation… À+

[Papyfred]

Ps : je comprends pas très bien comment utiliser le forum pour citer

Voilà, tu vois ? c'est ce que je viens de faire : clic sur +CITER, puis sur RÉPONDRE, mise en brillance de ce que je ne souhaitais pas citer, et petit message explicatif… À tchao Marion !

[Mecton]

Je pensais que le flux thermique était en moyenne plus faible sur les continents que sur les océans car la croute continentale est plus épaisse que la croute océanique donc l'isotherme 1200°C est plus profond sur les continents qu'au niveau des océans.

Je ne parlais pas de quantité mais de proportions, nuance qui a toute son importance.

Ca mériterait un schéma mais on peut essayer avec du texte :

Le flux thermique est clairement plus fort au niveau des océans. la croute y est peu radioactive et fine tout comme la lithosphère : la chaleur issue des désintégrations radioactive qui ont lieu dans le manteau ( appelons ça la chaleur du manteau ) peut donc "facilement" diffuser.

Notons que ce fort flux de chaleur est rendue possible par la subduction qui engloutit les vieilles, froides et épaisses lithosphere océanique tout en favorisant la formation d'un jeune, chaude et fine lithosphère au dorsale.D'où la forte libération de chaleur sur les dorsales ( cf les oasis des profondeurs).

Le flux thermique est plus faible au niveau des continents. La croute y est plus radioactive et épaisse tout comme sa lithosphere : la chaleur du manteau doit donc franchir une plus grande épaisseur de lithosphère pour atteindre la surface.

Les continents isolent thermiquement le manteau à la manière d'un couvercle thermique.

Ici on a pas de subduction et donc la lithosphère qui se refroidit avec le temps s'épaissit et isole thermiquement le manteau asthenosphèrique de la surface, d'où l'apport minoritaire de la chaleur du manteau au le flux thermique continental.

Un détail qui peut avoir son importance : c'est une isotherme qui définit la limite lithosphère/asthénosphère.

[Benou]

" Ps : je comprends pas très bien comment utiliser le forum pour citer "

HEp laaaaaaa ! Gentil avec les nouveaux Grand'Pa :ye!:

:ye!: