IUFM de Bretagne - Carest - Le ciel et la Terre. Catherine GOUJON

Observation des ombres dans la cour
*Pour des élèves du cycle 3*
Observation de l'ombre des élèves dans la cour. Des tracés sont réalisés à différents moments de la journée. Des mesures peuvent être effectuées (longueurs et orientation) et comparées. Des traces écrites sont conservées dans la cahier d'expériences.
Pourquoi l'orientation et la longueur des ombres changent-elles ?
*Pour des élèves du cycle 3*
Modélisation Emission d'hypothèses Modélisation en classe à l'aide d'une lampe de poche Résultats
Relevés plus précis de la position du Soleil à différents moments de la journée et/ou de l'année
*Pour le professeur*
Observations instrumentée : gnomon ou mini observatoire du Soleil Hauteur du Soleil à midi Nous pouvons prendre des mesures approximatives de la hauteur du Soleil aux équinoxes et aux solstice (ou des moments proches) et les comparer. Chez nous (48-49ème parallèle nord), la hauteur du Soleil à midi varie de 17° (solstice d'hiver) à 65° (solstice d'été), en passant par 41° les jours d'équinoxe. Nous ne voyons jamais le Soleil au zénith (à la verticale du lieu où nous nous trouvons, soit 90°). [+] Mais pourquoi le rayonnement est-il plus intense en été qu'en hiver ?
Lieux des levers et couchers du Soleil
Modélisons le mouvement apparent du Soleil
*Pour des élèves du cycle 3*

Faire asseoir un élève sur une chaise pivotante, au milieu d’une pièce.

Il va être la Terre. Nous allons imaginer que le Pôle Nord est vers sa tête, le Pôle Sud vers ses pieds. En observant le personnage ci-contre, on conviendra que la direction Ouest est du côté de sa main droite, et que la direction Est est du côté de sa main gauche.

Un second élève sera le Soleil.

Nous avons observé que le Soleil se lève vers l’Est le matin, et se couche vers l’Ouest le soir. Pour obtenir ce mouvement apparent, il y a 2 solutions :

Solution n°1 : le Soleil tourne autour de la Terre.

L'élève-Soleil arrive par derrière l'élève-Terre, par sa gauche (vers l’Est), il passe en face de lui et disparaît à sa droite (vers l’Ouest) ; il a mimé le Soleil quand il fait jour sur Terre.

L'élève-Soleil peut poursuivre son tour dans le dos de l'élève-Terre qui ne le voit plus : c’est le moment où il fait nuit sur la Terre.

Solution n°2 : Le Soleil reste fixe, et la Terre tourne sur elle-même.

L'élève-Terre se place de façon à avoir l'élève-Soleil à sa gauche, à l’Est. Il se tourne doucement vers l'élève-Soleil qui va bientôt se trouver juste en face de lui. Il continue de tourner (rotation). Le Soleil va disparaître vers sa droite, vers l’Ouest .

L'élève-Terre peut continuer de tourner ; le Soleil n’est plus visible, c’est qu’il fait nuit sur Terre.

Dans les deux situations, l'élève-Terre voit le Soleil à sa gauche (Est), puis devant lui, puis à sa droite (Ouest). Dans le premier cas c’est l'élève-Soleil qui se déplace. Dans le second, c’est l'élève-Terre qui tourne sur lui-même. Le mouvement apparent est le même. Des hommes se sont battus pour soutenir l’une ou l’autre de ces thèses. Aujourd’hui nous savons que la Terre tourne sur elle-même en environ 24h, et que cette rotation entraîne l’alternance du jour et de la nuit .

Modelisation de la rotation

Quand un objet tourne sur lui-même, on peut imaginer une ligne autour de laquelle tournent tous les points de l’objet. C’est ce que l’on appelle l’axe de rotation. Pour la Terre, il passe par le Pôle Nord et le Pôle Sud. La plupart des globes terrestres ont une tige qui les traverse pour les faire pivoter. Voir la partie Jour-nuit

Pré-requis	Placer les points cardinaux sur la rose des vents Lire une direction sur une boussole
Connaissances visées pour une latitude d'environ 48° nord	Quand on se place face à la course du Soleil, en France, on regarde vers le sud. Le Soleil se lève vers l'est et se couche vers l'ouest. Le midi solaire est au Sud. Le Soleil se lève à l'Est et se couche à l'Ouest les 2 jours d'équinoxe. Le jour du solstice d'été, la course du Soleil est la plus longue de l'année (16h) ; le Soleil se lève presque au Nord-Est. Il se couche presque au Nord-Ouest. Le jour du solstice d'hiver, la course du Soleil est la plus courte de l'année (8h) ; le Soleil se lève presque au Sud-Est. Il se couche presque au Sud-Ouest. Le lieu de lever du Soleil est toujours symétrique au lieu du coucher, par rapport à la ligne Nord-Sud Les lieux de levers du Soleil, aux solstices d'hiver et d'été, sont symétriques par rapport à la ligne Est-Ouest. Idem pour les lieux de couchers.
Matériel	Craies Gnomons Lampes de poche Mini observatoire du Soleil, éventuellement

cycle 3

Le ciel et la Terre

La course apparente du Soleil

Observation des ombres dans la cour

Pourquoi l'orientation et la longueur des ombres changent-elles ?

Relevés plus précis de la position du Soleil à différents moments de la journée et/ou de l'année

Modélisons le mouvement apparent du Soleil