Le jour, la nuit

Pour des élèves du cycle 3

La Terre et la Lune

• A propos des différentes apparences d'un astre suivant l'angle de vue, vous pouvez consulter le site suivant, qui propose des photos de la Terre, en direct, prises à partir de différents satellites. Choisissez votre satellite ! Superbe !  http://www.fourmilab.ch/earthview/satellite.html

• Ci-contre : une photo de la Terre et de la Lune prise par la sonde Galiléo en 2009

  Image de la NASA : Voir l'originale

Étant donné qu'il est toujours difficile de travailler dans l'obscurité avec une classe, nous préférons, après l'observation et la description d'une sphère éclairée, matérialiser le plan de séparation jour/nuit par un carton rectangulaire qui partage la Terre en 2 parties égales. Les rayons du Soleil et le plan de l'écliptique sont perpendiculaires à ce carton. Une face foncée indique la moitié de la Terre qui est dans la nuit. Une face claire indique la moitié de la Terre qui est dans le jour. Cette matérialisation permet d'autre part de passer plus facilement à la schématisation (voir le schéma ci-dessus et la vue polaire ci-dessous).

Côté nuit

Côté jour

Comment expliquer l'alternance du jour et de la nuit ?

Pour des élèves du cycle 3

Deux hypothèses sont envisageables : 

1. Le Soleil tourne autour de la Terre (mouvement apparent)

2. La Terre tourne sur elle-même et le Soleil est fixe.

Les 2 hypothèses peuvent être modélisées avec un enfant qui représente la Terre et un autre qui représente le Soleil. 

1. Dans l'hypothèse 1, l'enfant-Terre est fixe, et l'enfant-Soleil tourne autour du premier (dans le sens des aiguilles d'une montre vu de dessus). L'enfant-Terre voit alors l'enfant-Soleil apparaître à sa gauche et disparaître à sa droite.

2. Dans l'hypothèse 2, l'enfant-Terre tourne sur lui-même (dans la sens contraire des aiguilles d'une montre, vu du dessus), et l'enfant-Soleil est fixe. L'enfant-Terre voit encore l'enfant-Soleil apparaître à sa gauche et disparaître à sa droite.

Les deux hypothèses peuvent être validées ! Au cours de l'histoire, de nombreux scientifiques ont cherché des arguments infaillibles pour convaincre leurs contemporains que l'une ou l'autre hypothèse était la bonne (Ptolémée, Copernic, Galilée...). Aujourd'hui nous savons que c'est la Terre qui tourne sur elle-même en 24h et qui produit ainsi une alternance de jour et de nuit.

Observation de l'effet de la rotation

Pour le professeur 

L'axe de rotation de la Terre pointe (approximativement) cette étoile appelée Etoile Polaire. Elle est distante d'environ 430 années lumière de la Terre. L'axe garde cette direction, il est parallèle à lui-même, tout au long de la révolution de la Terre autour du Soleil. 

Etoile circumpolaires

Alexandre SANTERNE

http://fr.wikipedia.org/wiki/Circumpolaire

Modélisation : Matérialisation de la rotation

Pour des élèves du cycle 3

• Pour faciliter les manipulations et modéliser la rotation avec son axe, nous pouvons matérialiser cet axe avec une brochette en bois. 

• Placer un point sur la sphère. Quand la sphère est en rotation autour de l'axe, la trajectoire du point, en 24h (1 rotation), correspond au parallèle sur lequel il se trouve. Nous pouvons tracer ce parallèle. 

[+]Tracer un parallèle à la hauteur voulue...

La modélisation, avec un plan, de la séparation jour/nuit permet aussi de visualiser les durées de jour et de nuit : La portion d'arc de cercle (parallèle), de part et d'autre du plan, indique la durée du jour ou de la nuit. Ci-contre, la durée du jour égale la durée de la nuit : 12h de jour, 12h de nuit.

Modélisation du trajet d'un point du 48ème parallèle en 24h (avec la séparation Jour/nuit) - Vue polaire

Dans quel sens tourne la Terre ? Utilisation de la maquette

Pour des élèves du cycle 3

Prendre, au choix, des repères sur la sphère :

1. Deux lieux dont les élèves connaissent le décalage horaire : lors de grandes manifestations sportives ou de catastrophes, il n'est pas rare que les élèves sachent qu'il fait jour en France avant les Eats-Unis, ou en Chine avant en France.

2. Orienter la sphère avec des points cardinaux.

3. Faire tourner la sphère et observer dans quel sens on obtient le lever du Soleil vers l'Est pour un point donné. Ou observer dans quel sens doit tourner la sphère pour que la "France" se lève avant les "Etats Unis".

4. Conclure : La Terre tourne d'Ouest en Est.

Dans quel sens tourne la Terre ? Autre modélisation : une ronde

Pour des élèves du cycle 3

• Un groupe de personnes placées en rond, face vers l'extérieur (On imagine l'équateur qui passe au niveau de leur ceinture). Le Pôle Nord est du côté de la tête des personnes qui font la ronde ; le Pôle Sud aux pieds. Simulation d'une source de lumière, sur un des murs (rayons du Soleil). 

• Repérer les moments de la journée : midi et minuit. Les personnes face au mur (qui simule le Soleil) sont dans le jour. A l'opposé, il fait nuit. Pour placer 6h (matin : passage de la nuit au jour) et 18h (soir : passage du jour à la nuit), il faut connaître le sens de rotation de la ronde (Terre)...

• Repérer, pour 1 personne de la ronde, son Est et son Ouest. Matérialiser ces points cardinaux avec des étiquettes. 
• On peut aussi mettre entre les mains d'une personne une rose des vents ou la carte d'un pays...
• On peut encore choisir 2 personnes dans la ronde qui représenteront la France et les Etats Unis (ou la Chine !), et observer dans quel sens la France arrive dans la jour avant les Etats Unis.

Orienter la ronde avec des étiquettes, une rose des vents ou une carte géographique.

• Tester les 2 sens de rotations. Lors du passage de la nuit au jour, le Soleil doit apparaître du côté de l'Est. Inversement pour le soir.

• Conclusion : La Terre tourne dans le sens contraire des aiguilles d'une montre si on la regarde vue du Pôle Nord. Elle tourne d'Ouest en Est.

Sens de rotation de la Terre : "d'Ouest en Est"

Animation Flash pour modéliser cette ronde (vue de dessus)

Agrandir l'animation