ASTRONOMIE 6

Le mouvement de la Terre autour du Soleil

Objectifs notionnels :

- La Terre décrit un cercle autour du Soleil.
- L'inclinaison de l'axe de rotation de la terre détermine le phénomène des saisons (inégalité jour-nuit notamment). Cet axe a une orientation constante.

Compétences :
- Utiliser  des résultats établis au préalable : durée jour-nuit, caractéristiques du mouvement du Soleil.
- Relier ces résultats à l'utilisation de la maquette et inversement (dans ce cas la maquette prédit des résultats qui doivent être compatibles avec la réalité)

Préparation matérielle :

- Par groupes : ampoule+douille+fils+pile plate, balles de cotillon, épingles à tête, plaque de carton ondulé

- Pour la classe : globe terrestre+projecteur

Activités des élèves:

ACTIVITE 1(collective)

Cerner la problématique : pourquoi y-a-t-il des saisons ? L'idée fréquente est qu'une variation de distance au soleil est responsable des variations de température. Reformuler la problématique ainsi : pourquoi donc  les jours et nuits ont une durée variable ?

ACTIVITE 2 (par groupes)

- Demander aux élèves, à l'aide du matériel, de mettre en place une maquette qui puisse résoudre cette problématique : 4 boules figurent solstices et équinoxes, un point tracé figurant la France.

Le carton rectangulaire peut induire une disposition des balles comme ceci : Les épingles sont souvent plantées perpendiculairement.

Dans ce cas les jours et nuits ont une durée constante tout au long de l'année...

Pour relancer la recherche, si les tatonnements n'aboutissent pas, il faut un apport supplémentaire d'informations (apportées directement, ou mieux sous forme d'un schéma à condition que celui-ci n'introduise de nouvelles difficultés comme une représentation elliptique) : la distance de la Terre au Soleil ne change pas, l'axe de rotation de la Terre est incliné.

Les groupes doivent alors modifier leur maquette en prenant en compte ces données supplémentaires. Peuvent subsister des impossibilités, si l'axe incliné change de direction (on aurait la même saison toute l'année)

Une schématisation est envisageable (représentation synoptique, les 4 saisons y étant présentées). Le problème d'une représentation tridimensionnelle est souvent un obstacle.

ACTIVITE 3 (collective)

Synthèse des résultats importants

Le sens de révolution est peu intéressant (en tous cas impossible à trouver par tatonnement). Il peut être donné ou trouvé dans un document.

La manipulation du globe et du projecteur (veiller à ce que le centre du globe et l'ampoule soit sur un même plan horizontal) constitue un moyen de renforcement ou de réinvestissement de la recherche par groupe : comment placer globe et projecteur pour simuler le solstice d'été, d'hiver, les équinoxes.

On peut coller un carton et une épingle "verticale" pour retrouver le mouvement des ombres.

Ici on a successivement le solstice d'été (ombre la plus courte), le solstice d'hiver (ombre la plus longue) et un équinoxe

Autres activités ou prolongements : 

-- Pourquoi fait-il plus chaud en été ? Il est intéressant à ce stade de revenir à cette question. La tache lumineuse d'une lampe-torche, plus ou moins inclinée par rapport à une feuille blanche (tout en y étant à la meme distance) est une bonne reconstitution du phénomène.

-- Travail sur la représentation elliptique de l'orbite terrestre.

 On peut comparer les schémas des livres avec les maquettes des élèves, si ceux-ci ont tracé un cercle sur le carton.
Des photos numériques des maquettes (avec des angles de prises de vue différents) feront apparaitre cette ellipse.

-- Prévisions de ce qui se passe en d'autres endroits de la Terre : saisons inversées, Soleil de minuit, nuit polaire....

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