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

Variation de la durée du jour au fil de l'année
*Pour des élèves du cycle 3*
Recherche documentaire : Quelle est la longueur du jour chez nous (France) au fil de l'année ? A partir du tableau des heures de levers et couchers du Soleil à Paris (Almanach du facteur), calculer les durées d'ensoleillement pour des dates données, dont les solstices et équinoxes.		Durée d'ensoleillement	Durée de la nuit
	Equinoxe de printemps autour du 23 mars	12h	12h
	Solstice d'été autour du 21 juin	16h	8h
Représentation graphique de la variation de la longueur du jour et de la nuit au fil de l'année (ici 2 ans)
	Equinoxe d'automne autour du 23 septembre	12h	12h
	Solstice d'hiver autour du 21 décembre	8h	16h

Modélisation précédente insuffisante...

Pour le professeur

Nous avons expliqué l'alternance des jours et des nuits, mais la tenue habituelle de la maquette (l'axe de rotation dans le plan de séparation du jour et de la nuit, perpendiculaire au plan de l'écliptique) donne des durées égales de jour et de nuit.

Or, nous avons observé que, l'été, le jour est plus long que l'hiver. Nous savons aussi qu'il y a 6 mois de jour au Pôle Nord...

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

Comment présenter la maquette pour obtenir, sur le 48ème parallèle Nord, un jour beaucoup plus long que la nuit ?

Pour le professeur

Recherche par tâtonnement, description :

Il faut écarter l'axe du plan de séparation jour/nuit, en maintenant bien la sphère partagée en 2 moitiés par ce plan.

L'axe de rotation n'est pas perpendiculaire au plan de l'écliptique. Il fait un angle d'environ 67° avec celui-ci.

On obtient le jour le plus long (solstice d'été) en dirigeant l'axe (côté Pôle Nord) vers le Soleil.

Agrandir l'animation ci-dessus

Le solstice d'été
*Pour le professeur*
Côté nuit	*Côté jour* En rouge : le 48ème parallèle En noir : le cercle polaire	*Côté jour* En rouge : le 48ème parallèle En noir : le cercle polaire
Observations : En une rotation, le 48ème parallèle passe plus de temps dans le jour que dans la nuit. Il y a inégalité entre les durées de jour et de nuit. Le jour du solstice d'été, sur le 48ème parallèle nord, la durée du jour est d'environ 2 fois la durée de la nuit. Le Pôle Nord, ainsi qu'une zone autour de celui-ci, reste toute la journée dans le jour. Le jour du solstice d'été, en délimitant tous les points qui restent 24h dans le jour, on obtient le cercle polaire (environ 67° nord). On peut tracer ce cercle, tangeant au plan de séparation jour/nuit. Voir les cercles polaires et les tropiques
Représentations graphiques Passer au schéma en observant la maquette. Les deux vues qui renseignent le plus sont la vue polaire (nord), et la vue équatoriale, perpendiculaire au plan de séparation jour/nuit. Voir l'animation Flash correspondante (ci-dessous).

Positionner le solstice d'hiver	*Pour le professeur*
Au moment du solstice d'hiver, la position de la Terre est diamétralement opposée à celle du solstice d'été, par rapport au Soleil. Lors de la révolution de la Terre (300 millions de km = diamètre approximatif de l'orbite de la Terre autour du Soleil), la direction de l'axe de rotation ne varie pas : il pointe (approximativement) toujours l'Etoile Polaire (distante d'environ 430 années lumière). Voir le chapitre sur la rotation dans le jour-la nuit
Observations : En une rotation, le 48ème parallèle passe moins de temps dans le jour que dans la nuit. Il y a inégalité entre les durées de jour et de nuit. Le jour du solstice d'hiver, sur le 48ème parallèle nord, la durée de la nuit est d'environ 2 fois la durée du jour. Le Pôle Nord, ainsi qu'une zone autour de celui-ci, reste toute la journée dans la nuit. Le jour du solstice d'hiver, en délimitant tous les points qui restent 24h dans la nuit, on obtient le cercle polaire (environ 67° nord). On peut tracer ce cercle, tangeant au plan de séparation jour/nuit. Voir les cercles polaires et les tropiques
Les équinoxes d'automne et de printemps	*Pour le professeur*
Les équinoxes vont se placer sur l'orbite de la Terre, entre les 2 solstices. Le sens de révolution doit être connu : Sens inverse des aiguilles d'une montre, en regardant le Pôle Nord. L'équinoxe d'automne vient après le solstice d'été. L'équinoxe de printemps vient après le solstice d'hiver.

Inégalité des jours et des nuits au fil des saisons (Affiche réalisée en classe ed CM2)

Pré-requis	Compréhension de l'alternance jour/nuit sur la Terre, et le sens de rotation revoir Il y a inégalité entre les durées de jour et de nuit au fil de l'année. Il y a 6 mois de jour et 6 mois de nuit aux pôles L'Etoile Polaire nous indique le Nord céleste. La révolution de la Terre autour du Soleil est environ de 365 jours.
Objectifs	Expliquer la nécessité d'un axe de rotation "penché" (67°) par rapport au plan de l'écliptique (inégalité des jours et des nuits) Placer et décrire la position de la Terre aux solstices et équinoxes.
Matériel	Un calendrier de LaPoste (Heures de lever et coucher du Soleil) Une sphère en polystyrène (la Terre) Une brochette en bois (axe de rotation) Un socle en polystyrène Un gabarit d'angle (67°)

cycle 3

Le ciel et la Terre

Saisons

Variation de la durée du jour au fil de l'année

Modélisation précédente insuffisante...

Comment présenter la maquette pour obtenir, sur le 48ème parallèle Nord, un jour beaucoup plus long que la nuit ?

Le solstice d'été

Positionner le solstice d'hiver

Les équinoxes d'automne et de printemps

Vues polaires et équatoriales de chaque solstice et équinoxe