JOURNEES/ NUITS (cycle 3)

JOURNEES/ NUITS (cycle 3)
SOMMAIRE
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Compétences
Objectifs
Dispositifs matériels
Documentation
Activités
Connaissances pour le maître
Compétences :
- Se poser des questions sur un phénomène astronomique : l’alternance des journées et des nuits.
- Emettre des hypothèses sur le mouvement apparent du Soleil et la rotation de la Terre.
- Mettre en relation ombre et Soleil par rapport à un objet.
- Représenter graphiquement la course du Soleil dans le ciel.
- Utiliser des dispositifs , modéliser un phénomène.
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Objectifs : Comprendre que :
- L’ombre d’un objet varie au cours d’une journée.
- La longueur de l’ombre d’un objet varie au cours d’une journée.
- La position du Soleil varie dans le ciel au cours d’une journée.
- La hauteur du Soleil varie au cours d’une journée .
- Le mouvement du Soleil se fait d’Est en Ouest.
- Ce mouvement est apparent : C’est la Terre qui tourne sur elle-même autour de l’axe des pôles d’Ouest en
Est dans le sens contraire des aiguilles d ‘une montre.
- La durée du jour solaire est de 24 heures.
- A un même instant, il existe sur Terre des pays qui se trouvent dans la nuit et d’autres dans le jour.
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Dispositifs matériels :
. Pour les observations : Des planchettes en bois (25 / 30 ), des feuilles du même format , une vis longue ou un
bâton ,des boussoles , un saladier transparent , des gommettes.
. Pour la modélisation : Des boules en polystyrène ou des petits globes terrestres , des lampes de poche , un
projecteur.
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Documentation :
Copain du ciel ( C et J M Masson ,Milan )
Les saisons et les mouvements de la Terre ( P Causeret et L Sarrazin)
L’astronomie est un jeu d’enfant ( M Hartmann)
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Activités :
Questionnements possibles :
- Le Soleil a-t-il toujours la même position dans le ciel au cours de la journée ?
- Où est le Soleil quand il est minuit en France ?
- Pourquoi y a-t-il des journées et des nuits ?
Les enfants peuvent réaliser des schémas en prenant un observateur fixe dans un lieu précisé.
Confrontations et recherches :
a) Observer le mouvement apparent du Soleil :
1er dispositif : Le relevé des ombres :Les enfants devront relier les longueurs des ombres aux différentes
positions du Soleil dans la journée.
D’où l’utilisation du gnomon ( planchette avec la tige verticale) pour noter à différentes heures de la journée ,
la position de l’ombre d’un point.
. Orienter la planchette , recouverte d’une feuille de papier, toujours dans la même direction : tige vers le
Sud, gauche de la planchette à l’Est , droite à l’ouest.
. Toutes les demi-heures, on note l’emplacement de l’extrémité de l’ombre.
. Le tracé de l’ombre se fait en classe.
Analyse . L’ombre s’est déplacée de la droite vers la gauche, quand on regarde vers le Sud, d’Ouest en Est en
passant par le Nord , dans le sens des aiguilles d’une montre.
Expérimentation en classe : Avec le gnomon utilisé dans la cour , un relevé d’ombres pour chaque enfant ou
chaque groupe , une lampe qui représente le Soleil.
Consigne . Refaire le trajet du Soleil avec la lampe : déplacer la lampe de telle façon que l’ombre se déplace
dans le sens des aiguilles d’une montre , que les ombres du matin et du soir soient longues , que celles de
« midi » soient courtes.
Conclusion . Le Soleil se déplace : de la gauche vers la droite quand on regarde vers le Sud , d’Est en Ouest
en passant vers le Sud , dans le sens des aiguilles d’une montre.
L’ombre se déplace
Le Soleil se déplace
D’.... en ....... En passant par le .....
D’...... en ..... en passant par le....
Dans le sens des aiguilles d’une montre
Dans le sens...
C’est le mouvement apparent du Soleil.
2ème dispositif : Le saladier :
Réalisation : . Le saladier doit être placé sur un plan horizontal orienté. On trace une cible au centre du cercle
représenté par la base du saladier , un petit personnage peut être mis au centre. A un moment donné on place
sur le saladier une petit carton troué , de telle façon que le rayon venant du Soleil et passant par le trou arrive
sur la cible . On matérialise le rayon par une gommette collée sur le saladier.
. Un enfant place une gommette toutes les heures , la trajectoire du Soleil au cours d’une journée est
matérialisée .
Analyse : . Les gommettes sont placées sur une ligne inclinée de façon régulière .
Conclusion : . Le Soleil décrit une trajectoire inclinée. Le Soleil a un mouvement par rapport au paysage. Le
mouvement apparent du Soleil est compris dans un plan incliné dans un mouvement régulier.
La durée des journées peut être étudiée pour amener les enfants à comprendre que l’axe de rotation de la Terre
est incliné . Cela conduit à l’inégalité des journées.
Il faut utiliser un calendrier des postes en faisant attention que celui-ci est pour Paris et que les heures sont
données en temps universel . Calculer la durée de la journée à partir des heures de lever et de coucher du
Soleil. Puis modéliser avec une lampe et un globe qui aura l’axe vertical puis incliné.
b) La rotation de la Terre ; passer d’un modèle géocentrique à un modèle héliocentrique ; passer d’une vue
locale à la vue qu’aurait un personnage qui observerait à la fois le Soleil et la Terre.
Questions : Qu’est-ce qui tourne ? Autour de quoi ?
Modélisation : . Les enfants reçoivent, par groupe, un globe ou une boule pour matérialiser la Terre , une
lampe , pour matérialiser le Soleil.
. Leur demander de reproduire les mouvements du Soleil et de la Terre et de schématiser leurs recherches.
Analyse : . Les enfants présentent les deux solutions : Soit la lampe tourne autour du globe , soit le globe
tourne autour de la lampe.
. Il faudra vérifier dans les deux cas le sens de rotation.
. Les deux solutions peuvent être mimées par des rondes. Il est aussi possible de reprendre le gnomon et une
lampe et de faire tourner la planchette devant la lampe.
. On ne peut pas trancher entre les deux solutions : il faut passer par une recherche documentaire historique
(voir Ptolémée, Copernic , Galilée)
Conclusion : . Les hommes n’ont réellement compris que depuis quatre cents ans, que le mouvement du Soleil
que nous observons par rapport au paysage était lié à notre position d’observateur terrestre. La Terre est une
sphère éclairée en permanence par le Soleil, il y a donc en permanence une moitié éclairée, où il fait jour et
une moitié dans l’ombre où il fait nuit.
La Terre tourne sur elle même en 24 heures d’Ouest en Est , autour de l’axe des pôles . Cette rotation
explique l’alternance des journées et des nuits et le mouvement apparent du Soleil dans le ciel .
Elargissements : . Identification des différences qui existent entre différents points du globe en collant des
petits personnages sur le globe que l’on fait tourner devant une lampe. Pour qui fait-il jour , pour qui fait-il
nuit ?
. En travaillant sur les fuseaux horaires avec différents calculs de décalage horaire.
Remarques :
L’observation directe du Soleil ne doit jamais se faire sans lunettes spéciales.
Pour compléter l’observation des mouvements du Soleil par rapport au paysage, il est préférable d’utiliser des
photographies ou des schémas.
Les visites éventuelles au planétarium doivent être préparées.
Il faudra préciser que les proportions ne sont pas respectées lorsque l’on schématise le Soleil et la Terre.
Un travail sur la boussole et les ombres sera peut-être nécessaire . Il faut savoir ce qui a été fait précédemment
. Demander aux enfants d’apporter leurs traces écrites des années précédentes.
Il est possible de faire en parallèle le mouvement des étoiles et le rôle de l’étoile polaire.
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Connaissances pour le maître :
La terre fait un tour sur elle-même en 24h. Sa rotation sidérale est de 23h56mn. La révolution de la Terre dure
une année , c’est à dire 365j25.
La trajectoire de la Terre appartient à un plan contenant le Soleil appelé écliptique.
Toutes les planètes du système solaire sauf Pluton ont des trajectoires très peu inclinées par rapport à ce plan.
Elles tournent toutes dans le sens direct.
L’axe de rotation de la Terre fait un angle de 23°5 avec la perpendiculaire à l’écliptique.
La rotation de la Terre explique l’alternance jour- nuit. L’obliquité explique la différence de longueur des
jours et des nuits dans l’année.
La révolution et son obliquité, expliquent les saisons.
Le Soleil n’est jamais au zénith à notre latitude. Il ne peut l’être au cours de l’année que dans la bande des
tropiques.
A notre latitude , le Soleil en été se lève au nord-est et se couche au nord-ouest. Il se lève en hiver au sud-est et
se couche au sud- ouest. Au printemps et en automne, il se lève dans la région est et se couche dans la région
ouest.