Agrgation SVT La convection

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Agrégation SVTLa convection

• Henri-Claude Nataf
• LGIT-CNRS-UJF
• 2005-2006
• http//www-lgit.obs.ujf-grenoble.fr/users/hcnataf/
  Cours_Agreg/Agreg_2006.htm

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• La convection moteur universel
• Les mécanismes de la convection
• La convection dans le manteau terrestre
• La convection dans les fluides en rotation

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La convection moteur universel
4
25 jours de circulation atmosphérique
Isabel
5
1 an de circulation océanique
6
Éruption volcanique !
7
250 millions dannées de mouvements des plaques
8
400 ans de champ magnétique
9
70 jours de tempêtes sur Jupiter
10
Ça bouge sur Io !
500 km
1979
1996
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Les mécanismes de la convection
12
Trois formes de transport de chaleur

• Radiation

Conduction
13
Trois formes de transport de chaleur

• Convection

14
La géométrie de Rayleigh-Bénard
T0 w0 ?u/?z?v/?z0
0
d
T0DT w0 ?u/?z?v/?z0
z
Infini en x et y. Frontières horizontales
isothermes et libres.
15
Le seuil de convection

• Un moteur la force dArchimède
• Deux freins la viscosité et la diffusion
  thermique

16
Quelques propriétés de leau à température et
pression ambiante
17
Courbe Ra vs k de stabilité marginale
18
Quelques structures convectives
19
Expériences de convection dAnne Davaille IPG
Paris
20
Modèles numériques de convection thermique avec
viscosité variable
rn1000, Ratop10000
rn10000, Ratop1000
21
Profil vertical typique de la température
moyennée horizontalement Un cur bien mélangé
et isotherme est en sandwich entre deux couches
limites thermiques où la chaleur est évacuée par
conduction.
22
Panaches thermiques
23
(No Transcript)
24
Quelques ordres de grandeur
25
Quelques ordres de grandeur
26
Quelques ordres de grandeur
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Suggestions de lecture

• La physique et la Terre, H-C. Nataf J.
  Sommeria, coord, Belin/CNRS-Éditions, 2000.
• Les profondeurs de la Terre, J-P. Poirier, Ed
  Masson, Paris, 1996.Une introduction à la
  dynamique des fluides, M. Rieutord, Masson,
  Paris, 1997.
• Geodynamics, D.L. Turcotte G. Schubert, John
  Wiley Sons, 1982.
• Geophysical Fluid Dynamics, Joseph Pedlosky
  Springer, 1987.
• Turbulence the legacy of A.N. Kolmogorov, U.
  Frisch, Cambridge University Press, 1995.
• Turbulence in fluids, M. Lesieur, 1990.
• Les océans, Jean-François Minster, collection
  Dominos, Flammarion, 1994.
• La Machine Océan, Jean-François Minster,
  Flammarion, nouvelle bibliothèque scientifique,
  1997.

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Sites web

• Portraits et biographies des grands
  mathématiciens
• http//www-groups.dcs.st-and.ac.uk/history/Mathe
  maticians
• Équations de Navier-Stokes
• http//www.eng.vt.edu/fluids/msc/ns/nsintro.htm
• Descriptions Lagrangienne et Eulérienne
• http//isitv.univ-tln.fr/tedeschi/courmf/CHAPITR
  E20III.pdf
• Le célèbre Kalliroscope pour visualiser les
  écoulements !
• http//www.kalliroscope.com/
• cours sur la turbulence
• http//www.astro.uiuc.edu/classes/archive/astr496
  /s03_cac/graphics_0207.pdf

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Sites web (suite)

• Thermodynamique
• http//www-ipst.u-strasbg.fr/ipst/deug-ti/liens/th
  ermo.htm
• http//membres.lycos.fr/belkhelfa/thermodynamique.
  htm
• Cellules de convection
• http//www.math.rsu.ru/convection/
• Modèle numérique de convection mantellique
• http//www.geof.ruu.nl/trompert/html/mantlef.html
  
• http//artemis.ess.ucla.edu/pjt/movie.html
• Cartes à la carte !
• http//jules.unavco.org/Voyager/Earth
• Subsidence thermique du plancher océanique
• http//www2.ocean.washington.edu/oc540/lec02-4/
• Alfred Wegener Institute
• http//www.awi-bremerhaven.de/

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Sites web (suite)

• Géotherme
• http//www.ens-lyon.fr/Planet-Terre/Infosciences/
  Geodynamique/Energie-convection
• Tomographie sismique
• http//www.earth.ox.ac.uk/research/seismology.htm
  
• Introduction mécanique des fluides en rotation
• http//www-lgit.obs.ujf-grenoble.fr/users/hcnataf
  /Cours_MMGE/Dynamique/Dynamique.html
• Couches dEkman océanique
• http//www.educnet.education.fr/obter/appliped/oc
  ean/theme/ocean31.htm
• La Terre planète océane (SDTICE Ministère)
• http//www.educnet.education.fr/obter/appliped/oc
  ean/theme/accueil.htm

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Sites web (suite)

• Planète Terre (ENS-Lyon)
• http//www.ens-lyon.fr/Planet-Terre/Infosciences/C
  limats/Ocean/index.html
• Topographie dynamique de locéan (AVISO CNES)
• http//www-aviso.cnes.fr8090/HTML/information/fra
  mes/applications/actu/topodyn_uk.html
• Températures de la surface de locéan (NASA)
• http//podaac-www.jpl.nasa.gov/sst/
• Vents à la surface de la Terre (NOAA)
• http//www.cdc.noaa.gov/map/clim/glbcir.shtml
• Biographies
• http//www.nap.edu/html/biomems/