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Magnétisme et pesanteur

Nombre de crédits : 3
Responsable pédagogique : Frédéric Chambat

Enseignants : Frédéric Chambat, Renaud Deguen, Adrien Morisson
Type d’enseignement : 16h CM, 16h TD

Programme, contenu, et compétences acquises à l’issue de l’UE: 

Magnétisme (16 h)


Rappel des équations de Maxwell. Calcul du champ induit par un courant électrique et du courant électrique produit par un champ variable. Application à l’induction dans la Terre.

Le champ actuel : observations et modèles. Harmoniques sphériques. Décomposition du champ magnétique en champ interne et champ externe. Spectre du champ et origines : le champ externe, le champ crustal (rémanent et induit) et le champ nucléaire. Prolongement vers le haut ou le bas. Le rayon du noyau vu par le spectre du champ.

Évolution temporelle du champ. Évolution récente : la variation séculaire. Secousses géomagnétiques. Évolution à long terme : paléomagnétisme. Inversions. Hypothèse du dipôle axial centré. Champ d’un dipôle, relation latitude-inclinaison. Applications à la tectonique des plaques : ouverture des océans et mouvement en latitude des continents.

Dynamique du noyau (notions). Équation d’induction, nécessité du mouvement dans le noyau pour expliquer l’existence du champ sur l’histoire de la Terre. Nombre de Reynolds magnétique et effet dynamo. Équilibre géostrophique.

Attendus : l’étudiant devra comprendre la décomposition du champ en harmoniques, la détermination de l’origine des sources, les méthodes de prolongement et de filtrage. Il devra comprendre et pouvoir utiliser les résultats du paléomagnétisme


Pesanteur et forme de la Terre (16 h)

 

1. La gravité et son potentiel
Le champ et le potentiel de gravité Quelques défnitions du champ de gravité Théorème de Gauss
2. Forme de la Terre ̶ sphérique, ellipsoïdale, patatoïdale ̶ et pesanteur
La rotondité de la Terre : mesure, pourquoi, limite de sphéricité La force centrifuge
La pesanteur, le potentiel
L'aplatissement
L'ellipsoïde de référence Le géoïde
Notion d'altitude Notion d'anomalies.
3. Mesures de la pesanteur et de la forme de la Terre
Gravimètres, méthodes spatiales
Détermination du champ global, détermination du géoïde Décomposition en harmoniques sphériques
4. Interprétations des mesures
Isostasie : observations, interprétation
Mouvements verticaux, rebond post-glaciaire
Interprétations des modèles globaux de géoïde : convection
Résultats récents de CHAMP, GRACE, GOCE : hydrologie, niveau moyen de mers, séisme de Sumatra, rebond post-glaciaire.
5. Compléments éventuels.
Les marées (résumé) : la force de marée, l'amplitude, conséquences.
Le théorème du moment cinétique, la rotation de la Terre et son application au système Terre-Lune.

 

 

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