La tête dans les planètes !

Tu es élève en CM2 et tu souhaites étudier le système solaire ? Tu es au bon endroit. En effet, tu verras ensuite, notre conception de deux maquettes du système solaire avec des photos. Ces maquettes t’aideront à mieux visualiser, à mieux te représenter à quoi ressemble notre système, de quoi il est composé, comment il s’organise … Afin de mener à bien ce projet d’année, demande à ton enseignant(e) de consulter la suite de notre article. Il lui donnera des informations précises sur le système solaire (partie « Le système solaire ») et comment mettre en place ce thème en CM2, étape après étape (partie « Séquence sur le système solaire »). De plus, nous lui donnerons plusieurs conseils pour réaliser la maquette (partie « Conseils pour la conception de notre objet »).

Nous (étudiants professeurs des écoles à l’INSPE de Vannes) avons réalisé ce travail dans le cadre du projet « Faire des sciences ». Vous trouverez un lien pour voir l’évolution de notre projet.

 

Réalisation de notre maquette

Deux maquettes sont nécessaires à faire, l’une pour avoir une représentation des tailles des planètes les unes par rapport aux autre et l’autre concernant leur distance avec le Soleil.

Maquette 1, les planètes sont à la bonne taille :

Maquette 1 : Fabrication des planètes à partir de boules de Noël, puis création du plateau à partir d’une plaque de polystyrène. Ajout des planètes au plateau sur des piques. Le ballon représente le Soleil.

Maquette 2 : les distances sont bien respectées.

                                                                 

Maquette 2 : Traçage sur une feuille A3 noire des trajectoire des planètes à bonne distance du Soleil. Les planètes sont placées avec des punaises. Une simple étiquette indique leur nom.

 

Le système solaire

Notre système solaire se situe dans la galaxie de la voie lactée (système stellaire) parmi plus de 500 autres (connues). Il est situé dans la constellation d’Orion. Le Soleil est l’étoile centrale de notre système, le plus gros objet de ce système, autour duquel tournent 8 planètes et aussi 5 planètes naines et des millions d’astéroïdes. Il est principalement composé d’hydrogène (75%) et d’hélium (25%).
Le système solaire a environ 4,5 milliards d’années, il est né de l’explosion d’un nuage interstellaire de
gaz et de poussières formant une nébuleuse solaire (= disque tourbillonnant de matériaux qui rentre
alors en cohésion). De cette nébuleuse sont nées les planètes. Elles se divisent en deux catégories du fait de leur composition :

– Les telluriques ou rocheuses sont constituées principalement de matériaux rocheux, leurs surfaces sont donc solides. Elles ne possèdent pas d’anneaux et peu ou pas de lunes. Elles sont relativement petites.
▪ Mercure : est la plus petite planète de notre système et aussi la plus proche du système solaire, son orbite est le plus court. Elle met 88 jours pour tourner autour du soleil et se situe à 58 millions de km de lui.
▪ Vénus : la planète la plus chaude du système en raison d’une atmosphère composée de dioxyde de carbone et d’importantes coulées de lave (températures jusqu’à 463°c), c’est l’astre le plus brillant après le Soleil et la Lune et c’est aussi elle qu’on appelle « étoile du Berger ». Sa révolution est de 225 jours pour une distance de 108 millions de km du Soleil.
▪ La Terre : son atmosphère se compose de 75% d’azote, de 21% d’oxygène et de traces d’argon, de bioxyde de carbone et d’eau.  Elle possède un seul satellite : la Lune. C’est la seule planète connue dans l’univers pour ses systèmes d’eau capables d’accueillir la vie. Elle met 365 jours pour tourner autour du Soleil, 24 heure pour tourner sur elle même. La Terre est à 149 millions de km du Soleil.
▪ Mars : la dernière des planètes telluriques. Son atmosphère est composée de gaz carbonique, d’azote et d’argon. Elle pourrait avoir accueilli la vie également il y a environ 3,7 milliards d’années, des trace d’anciennes coulées d’eau ont en effet été mises en évidence. Elle a deux petits satellites. Mars fait sa révolution autour du Soleil en 1 an et 322 jours étant à 228 millions de km.

– Les joviennes ou gazeuses sont immenses comparées aux quatre telluriques, possèdent plusieurs lunes, un système d’anneau, et n’ont pas de surface solide:
▪ Jupiter : la plus grande du système solaire. Son atmosphère est composée de 90% d’hydrogène et de 10% d’hélium, avec des traces d’ammoniac, d’eau et de méthane. Observée depuis la Terre, elle apparait jaune-orange de part le sulfure d’ammonium et le phosphore présents dans son atmosphère. Elle est entourée de 79 satellites. 11 année et 375 jours sont nécessaire pour faire le tour du Soleil qui est à 778 millions de km d’elle.
▪ Saturne : la deuxième plus grande planète, elle est composée de 75% d’hydrogène, de 25% d’hélium et de traces d’eau, de méthane et de gaz d’ammoniac. Elle est connue et reconnue grâce à ses anneaux identifiables et possède 82 satellites. Elle met 29 ans et 167 jours pour tourner autour du Soleil qui se situe à 1430 millions de km.
▪ Uranus : célèbre pour sa rotation sur le côté, elle est composée de rocs et de différents types de glace. Elle est composée de 83% d’hydrogène et de 13% d’hélium. Dans sa couche la plus externe on trouve du méthane
gazeux responsable de sa couleur bleue à l’observation. Elle possède 27 satellites. La planète tourne en 84 ans et 7 jours. Sa distance avec l’Etoile est de 2880 millions de km.
▪ Neptune : est la planète la plus à l’extérieure du système solaire (à 4, 5 milliards de kms du Soleil), une des plus froides (-214°c), avec 14 satellites. Elle est composée de 15% d’hydrogène, d’un peu d’hélium, et de traces de méthane expliquant sa couleur bleue. Elle met 164 ans et 280 jours pour tourner autour du Soleil. Elle est à 4494 millions de km du Soleil.

Pluton : longtemps classé comme planète mais sur décision de l’Union Astronomique Internationale
change de catégorie et devient planète naine.
La ceinture d’astéroïdes : se situe en orbite autour des planètes telluriques, c’est un disque plat
d’objets rocheux et de particules de poussière.
La ceinture glacée de Kuiper : autre disque de débris spatiaux qui orbite autour des planètes joviennes,
elle est le lieu de naissance de nombreuses comètes.

Le nuage de Oort, vaste ensemble sphérique de débris glacés, est considéré comme la frontière du système solaire, en effet c’est à ce niveau que la gravité et les influences physiques du Soleil se terminent.

 

Séquence sur le système solaire CM2

 

L’étude du système solaire est propre au cycle 3. En CM1 puis sur le reste du cycle, les élèves étudient : « la place, les mouvements et la nature de la Terre, parmi les planètes du système solaire, par l’observation et la modélisation » (extrait du BOEN n° 31 du 30 juillet 2020). Dans les programmes, le système solaire fait parti du thème « La planète Terre. Les êtres vivants dans leur environnement  » (toujours d’après le même BO). L’attendu de fin de cycle est de « situer la Terre dans le système solaire » (toujours d’après le même BO). Le projet final étant de construire une maquette du système solaire.                                                                          extrait du BOEN n° 31 du 30 juillet 2020

Notre séquence sur le système solaire se décline en 6 séances (dont la dernière d’évaluation de la séquence) :

  • Séance 1 : Les représentations initiales
    Objectifs : – Mettre en lien la séquence avec l’actualité sur Mars
    – Collecter les représentations initiales des élèves sur le système solaire
    Notions/Outils : – Atterrissage de Perseverance sur Mars
    – L’exploration de notre système solaire
    – Composition/Organisation du système solaire
    – Schématisation du système solaire
  • Séance 2 : Recherches documentaires
    Objectifs : -Extraire de l’information
    – Préciser le vocabulaire employé
    – Différencier les différents corps célestes (planètes, étoiles, satellites, astéroïdes/comètes) du système solaire
    – Apporter les premières données chiffrées de tailles et de distances
    Notions/Outils : – Définitions des différents corps célestes
    – Les planètes du système solaire ( nom, taille, composition, température, distance au soleil, révolution, rotation sur son axe, autres informations utiles à savoir)
  • Séance 3 : Réalisation maquette/modèle réduit : échelle des tailles
    Objectifs : – A partir du tableau de données de la séance précédente, comparer les tailles des planètes
    – Définir ce qu’est une maquette/ un modèle réduit ; une échelle ; notion de proportionnalité
    – Calculer à partir d’une échelle donnée les tailles des planètes
    – Représenter (en 2D ou en 3D ce rapport de taille)
    Notions/Outils : – Tailles des planètes – Grandeurs et mesures (unités de mesure, approximations et arrondis, comparaisons de grandeurs)
    – Echelle et proportionnalité (maquette/modèle réduit)
    – Passage d’un modèle géocentrique à un modèle héliocentrique
  • Séance 4 : Maquette (suite) : échelle des distances
    Objectifs : – A partir du tableau de données de la séance précédente, comparer les distances des planètes au centre du soleil et faire prendre conscience de l’immensité du système solaire
    – Définir ce qu’est une maquette/ un modèle réduit ; une échelle ; notion de proportionnalité
    – Calculer à partir d’une échelle donnée les tailles des planètes
    – Représenter (en 2D ou en 3D ce rapport de taille)
    Notions/Outils : – Distances entre le soleil et les planètes
    – Grandeurs et mesures (unités, comparaisons de grandeurs, approximations et arrondis)
    – Echelle et proportionnalité (maquette/modèle réduit)
  • Séance 5 : Transition : Les mouvements des planètes et plus particulièrement de la Terre sur elle-même et autour du Soleil, les représentations initiales
    Objectifs : – Faire du lien avec les autres séances.
    – Zoom sur la Terre après avoir vu sa place dans le Système.
    -Décrire les mouvements de la Terre.
    Notion/Outils : – Le système solaire en mouvement.
    – Les mouvements des planètes sur elles-mêmes et autour du Soleil.
  • Séance 6 : Evaluation

 

Conseils pour la création de notre objet

Voici quelques trucs et astuces à suivre pour le projet de la maquette solaire : dans un premier temps, il faut séparer le projet en deux parties : une partie sur les différentes tailles des planètes (maquette 1), puis une partie sur la distance entre le Soleil et les différentes planètes (maquette 2). Chaque maquette a quelques petites astuces à suivre, afin de les mener à bien et de respecter les consignes.

Pour la première maquette (la taille des différentes planètes) : Utiliser différentes tailles selon les tailles des planètes, au moins 3 tailles différentes, pour les petites planètes : Mercure, Vénus, Terre et Mars, des moyennes tailles pour Neptune et Uranus, et des grandes tailles pour Saturne et Jupiter. Utiliser un ballon pour modéliser le Soleil, afin que les enfants comprennent qu’il est effectivement beaucoup plus gros que les planètes. Ne pas oublier de modéliser l’anneau de Saturne, que l’on peut faire en carton, et peindre ensuite.

Pour la seconde maquette : la distance planète-soleil, il faut tout d’abord choisir une échelle qui sera facile à respecter sur une feuille de papier, afin de modéliser cette maquette et de pouvoir l’afficher. Ensuite, choisir une feuille qui est plus grande que la dernière distanciation, soit avec Neptune (45cm avec le Soleil selon notre échelle). On peut aussi choisir une couleur plutôt foncée de feuille, afin de modéliser au mieux le système solaire. Petite astuce pour effectuer les arcs de cercle de chaque planète : utiliser un compas jusqu’à ce que celui-ci soit trop petit, ensuite, recréer un compas à l’aide d’un crayon et d’un lacet, et utiliser une punaise pour piquer au centre du cercle, afin de pouvoir tracer un plus grand cercle. Utiliser enfin des punaise, et faire comme des panneaux d’affichages pour modéliser les planètes sur leur arc de cercle.

 

Dossier projet « Faire des sciences » :

Semestre 7 : file:///C:/Users/Yohann/Documents/m1/sciences/Projet%20sciences%20Allard%20L.,%20Bertucat%20Y.%20%20et%20Solans%20M..pdf

Semestre 8 : file:///C:/Users/Yohann/Documents/m1/sciences/Dossier%20sciences%20S8%20Allard,%20Bertucat%20et%20Solans.pdf

 

Article fait par Laureline Allard, Myriam Solans et Yohann Bertucat, étudiants en Master MEEF 1er degré professorat des écoles à l’INSPE de Vannes.

yohann.bertucat

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