cycle 3 

Le ciel et la Terre

Catherine GOUJON

Stage T1

module "sciences"

Les phases de la Lune

Tous les modèles ont leurs limites !

Les simplifications opérées ici me paraissent convenir dans le cadre de la formation des enseignants de l'école primaire.

Pré-requis

  • Eclairement d'une sphère (système Lune-Soleil) revoir

  • Alternance du jour et de la nuit sur la Terre, et sens de rotation de la Terre (Système Terre-Soleil) revoir

  • La Lune est un satellite de la Terre.

Connaissances visées
  • Durée de la lunaison : environ 29,5 jours
  • Nom des phases de la Lune
  • Lien entre la forme apparente de la Lune et sa position autour de la Terre et par rapport au Soleil (Système Terre-Lune-Soleil)
  • Lien entre la forme apparente de la Lune et le moment où elle est observable (Système Terre-Lune-Soleil)

Matériel

  • Ballon (type "volley")

  • Une calotte permettant de modéliser l'ombre propre de la Lune (1/2 ballon intérieur de basket ou un bonnet foncé)

Quels sont les noms des phases de la Lune ?

Pour des élèves du cycle 3

nl.jpg (2227 octets) pc.jpg (11012 octets) pq.jpg (16738 octets) gc.jpg (21965 octets) pl.jpg (24041 octets) gd.jpg (24276 octets) dq.jpg (17497 octets) dc.jpg (11300 octets)
Nouvelle Lune Premier croissant Premier quartier Gibbeuse  Pleine Lune Gibbeuse  Dernier quartier Dernier croissant

Lune croissante

Lune décroissante

 

Un moyen mnémotechnique pour se souvenir des premiers et derniers quartiers (premiers et derniers croissants) consiste à imaginer un "p" (pour premier) ou un "d" (pour dernier) où la forme de la Lune remplirait le "ventre" de la lettre...

remier quartier / ernier quartier

 

En combien de temps la Lune fait-elle le tour de la Terre  ?

Pour des élèves du cycle 3

Recherche documentaire sur un calendrier annuel indiquant les phases de la Lune.
Les pictogrammes habituellement utilisés : 
Nouvelle Lune Premier quartier Pleine Lune Dernier quartier
Observation du phénomène cyclique : tous les 29 ou 30 jours, nous retrouvons une même phase. Définition de la durée moyenne entre 2 phases identiques : 29,5 jours.

 

Modélisation de la révolution de la Lune autour de la Terre

Pour des élèves du cycle 3

Rappels du système Terre-Soleil avec la ronde 

Nous reprenons la modélisation en ronde mise en place pour expliquer le sens de rotation de la Terre. Système Terre-Soleil

Introduction d'un nouvel élément, le ballon qui représente la Lune : le système Lune-Soleil

Nous nous assurons que les élèves savent comment est éclairée une sphère (la Lune, ici) ; Nous pouvons faire passer de mains en mains, le ballon recouvert d'une demie calotte noire, pour vérifier que tous orientent bien la partie éclairée du côté du Soleil fictif. Système Lune- Soleil

astro-seance2 (12).JPG (93547 octets)

Orienter correctement la Lune, face aux rayons lumineux

Modélisation des phases de la Lune avec le ballon

Il s'agit maintenant de faire tourner la Lune autour de la Terre (sens contraire des aiguilles d'une montre, en regardant le pôle nord), tout en prenant garde à bien orienter le côté éclairé du côté du Soleil fictif. 

On peut s'arrêter sur 4 positions pour commencer ( PLeine Lune, Dernier quartier, Nouvelle Lune et Premier quartier) en faisant noter que :

  • Entre chaque station, il se passe environ 1 semaine (donc la ronde aurait dû tourner au moins 7 fois...)
  • Si l'on prend un point de vue extérieur à la Terre (spationautes), les phases observées sont différentes.
  • Les Terriens ne voient pas la Lune pendant 24h : certaines phases sont plutôt visibles en fin de nuit et le matin (Dernier quartier) ; d'autres le soir (Premier quartier)
  • Si l'on fait tourner la ronde d'un tour (24h), la Lune ne s'est pas déplacée beaucoup (environ 1 pas si on imagine qu'il faut 7 pas pour faire 1/4 de révolution), et : 
    • Tous les habitants de la Terre voient la même phase de Lune, à une date donnée (les Chinois ne voient pas une Pleine Lune quand les Français voient un croissant !)
    • Les Terriens voient la Lune se lever vers l'est et se coucher vers l'ouest, comme le Soleil.
    • A la même heure, 24h plus tard, la Lune s'est déplacée vers la droite (environ la largeur de 2 paumes de main, les bras tendus).

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Pleine lune

Puis refaire un tour en complétant avec les croissants et les gibbeuses.

Les phases de la Lune sont liées à la révolution de la Lune autour de la Terre. La Lune est toujours éclairée de la même façon par le Soleil, mais selon notre point de vue, nous n'en voyons pas la même partie.

Il est possible, avec une calotte amovible (ou un bonnet !), et en prenant des repères sur la Lune (marque du ballon...), de montrer comment la Lune tourne autour de la Terre pour ne montrer toujours que la même "face" :

  • Pour un observateur terrestre, elle semble ne pas tourner.
  • Pour un observateur extérieur à l'orbite de la Lune, elle fait une rotation dans le même temps qu'elle fait une révolution

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Premier croissant

Modélisation des phases de la Lune avec la maquette

Revoir la maquette dans la partie "le jour-la nuit"

Avec la maquette en polystyrène (ici un modèle en bois) et une balle de ping-pong, il faut se placer au niveau de la Terre pour observer la Lune. 

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Dernier quartier

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Lune Gibbeuse

 

Voir l'animation Flash des phases de la Lune sur le site de La Main à la Pâte : http://lamap.inrp.fr/bdd_image/flash/calendriers/phases-de-la-lune_FrV2.swf

Sur les éclipses de Lune, voir le site du Clea (Comité de Liaison Enseignants Astronomes) : http://www.ac-nice.fr/clea/lunap/html/EclipsesL/EcLEnBref.html