La genèse d'ondes S à partir d'ondes P

Lors de l'étude de la structure du globe, la disparition des ondes S au niveau du noyau externe, permet de justifier l'existence d'une enveloppe liquide.
Il est alors difficile d'expliquer sur ce même graphe, l'apparition et l'accélération des ondes S au niveau du noyau interne : en effet, elles ont disparu lorsqu'elles ont rencontré le noyau externe liquide.

Comment peuvent elles encore exister?

Matériel nécessaire

Un PC avec carte son, deux capteurs piézométriques, adaptateur "chinch → jack stéréo", rallonges pour capteurs, logiciel Audacity, un récipient assez large (bassine ou autre), une plaque de polystyrène assez épaisse, une potence assez haute avec pince.

Installation du matériel

• Remplir une bassine d'eau et la placer sur la poutre en granite.
• Connecter les deux capteurs piézométriques à l'adaptateur "cinch → jack stéréo"
• Connecter l'adaptateur jack stéréo à la rallonge.
• connecter le jack stéréo de la rallonge à l'entrée en ligne de la carte son (Line in).

Connectique utilisée

• Fixer 2 boîtiers dans deux plans orthogonaux sur le cube de granite, à l'aide de ruban adhésif large.

Fixation des capteurs sur le cube

• Placer le cube bien centré sur la plaque de polystyrène.
• Déposer lentement l'ensemble cube _ polystyrène sur l'eau en réajustant si nécessaire le cube pour que l'ensemble flotte.
• Maintenir les fils des capteurs piézométriques au dessus du dispositif à l'aide d'une potence. L'ajustement des fils est une opération délicate qui  permet de bien centrer le flotteur et le dispositif d'enregistrement.

Le dispositif utilisé

Le dispositif utilisé : cube sur polystyrène

Configuration du logiciel Audacity (2.xx)

• Lancer Audacity
• Dans Édition, Préférences..., cliquer sur l'onglet "Périphériques".
• Choisir la carte son, utilisée pour la lecture et l'enregistrement.
• Pour les canaux, choisir "stéréo" et valider.

Configuration d'Audacity

• Configurer l’échantillonnage.
  Pour cela, aller sur l'onglet "Qualité" et régler la fréquence d'échantillonnage sur "Autres". (le logiciel propose différentes fréquences mais peu pratiques pour le calcul par les élèves).
  Si la carte son est suffisamment performante (et c'est souvent le cas actuellement), elle peut échantillonner jusqu'à 96 000 Hz ou au delà.
  On admettra que ses performances permettent d'échantillonner jusqu'à 100 000 Hz.
  Dans la case "Autre... "taper 100 000  et valider. Un échantillon aura ainsi une valeur de 10^-5s, ce qui permet des calculs plus rapides

Réglage des échantillons

Réglage de la qualité

Sur le bandeau en bas de la page, se placer sur "durée" et dans la liste déroulante, demander l'affichage en échantillons.

Réglage des unités de durée

Acquisition des enregistrements "sismiques"

• Lancer l'enregistrement en cliquant sur le bouton rouge.
• A l'aide du maillet, frapper modérément la surface de la poutre, pour générer des ondes S
• Arrêter l'enregistrement en cliquant sur le bouton jaune.

L'observation directe

L'observation directe permet d'observer de ondes P, formant des oscillations à la surface de l'eau.

Les ondes S ont donc généré des ondes P, qui elles, sont transmises par les liquides.

Traitement des enregistrements réalisés

• Deux enregistrements apparaissent à l'écran. Chacun correspond aux ondes enregistrées par un capteur.
• Effacer une partie de l'enregistrement allant du début jusqu'à quelques instants avant l'arrivée des premières ondes.
• Faire un zoom vertical pour observer plus facilement les ondes enregistrées. Faire si nécessaire un zoom (horizontal) avec l'outil loupe.

Avec des ondes générées

Des ondes P et S sont enregistrées or les ondes S ne se propagent pas dans les liquides.
On peut émettre l'hypothèse que ces ondes S proviennent de la transformation d'ondes P.

La confirmation

• Lancer l'enregistrement en cliquant sur le bouton rouge.
• A l'aide du maillet, frapper modérément à l'extrémité de la poutre, pour générer des ondes P
• Arrêter l'enregistrement en cliquant sur le bouton jaune.

Avec des ondes S générées

Les enregistrements montrent que des ondes S sont parvenues au capteur rouge situé sur le cube. Ces ondes S ne peuvent provenir que d'ondes P qui ont en été transmises par l'eau.

Les ondes P régénèrent donc les ondes S lorsqu'elles rencontrent une interface, ici le contact eau - polystyrène.