2) Production de chaleur : comment la Terre produit-elle de la chaleur ?

Avant d’engager nos explications, il est nécessaire de rappeler la structure interne de la Terre.

Celle ci est constituée de trois couches principales :

• Au centre il y a le noyau qui a un rayon de 3 470 kilomètres qui est composé de fer et de nickel, solide au cœur et liquide autour qui représente 16% du volume de la Terre et 67% de sa masse.
• Ensuite il y a le manteau qui a une épaisseur de 2 900 kilomètres et qui est composé d’une part de silicate de fer et d’autre part de magnésium constituant 80 % du volume de la Terre
• Et pour finir il y a la croûte, océanique ou continentale cela dépend en fonction de l’endroit,  d’une épaisseur de 30 à 40 kilomètres sous les continents et d’environ 20 kilomètres sous les océans et seulement quelques kilomètres au niveau des rifts et des dorsales.

Source schéma : https://cm2dolomieu.fr/les-volcans/

La chaleur produite par le globe est en grande partie due à la désintégration d’éléments radioactifs du noyau comme par exemple au thorium, à l’uranium et au potassium qui produisent de la chaleur. Cette désintégration correspond à 90% de l’énergie dégagée. Dans les deux cas (désintégration d’éléments radioactifs ou chaleur libérée naturellement), la chaleur provient du noyau et remonte jusqu'a la surface de la Terre sous forme de chaleur par conduction (c’est-à-dire par transmission). Cette conduction est mesurable à l’aide du gradient géothermique qui mesure la température en fonction de la profondeur. En moyenne le gradient géothermal est de 4°C tous les 100 mètres.

Evolution de la température en fonction de la profondeur (gradient géothermal).

Source image : https://www.ader.ch/energieaufutur/energies/geothermie/

La convection est caractérisée par des courants de chaleur parcourant le manteau et constituant des cellules de convection (c’est-à-dire des mouvements de l’air du faite de la présence d’une chaleur élevée). Pour les points chauds les volcans les remontées sont plus ponctuelles. Mais pour exploiter cette énergie calorifique, il est plus facile d’utiliser un fluide caloporteur chauffé par les roches chaudes. Ensuite, il sera capté et exploité. Si le fluide est naturel comme l’eau, il est appelé aquifère. Les couches les plus superficielles (10-15 mètres) sont surtout chauffées par le soleil.