IV. Tracé des positions de Mars et la Terre dans le référentiel
TP Rétrogradation de Mars
I. Problématique
La chronophotographie ci-contre où Mars est
photographiée tous les 5 jours, montre un
mouvement complexe alors que les planètes de
notre système solaire ont des trajectoires
circulaires (ou légèrement elliptiques) autour du
Soleil.
Pour tenter de comprendre ce phénomène, nous
allons utiliser un logiciel de simulation
astronomique appelé Stellarium
II. Observation depuis la Terre
Le Soleil doit être à gauche de Mars. Si ce n’est pas le cas «dézoomer» jusqu’à le faire apparaître.
1. Dans quelle constellation se trouve Mars le 21/8/2011 ?
2. À partir de cette date, faire avancer les jours (fenêtre date et heure ) sans toucher l’heure et observer le
déplacement de Mars par rapport aux constellations. Dans quelle constellation se trouve Mars
a. le 15/10/2011 ?
b. le 10/12/2011?
3. Que se passe-t-il aux alentours de mi-janvier 2012 ? Mars arrive-t-elle dans la constellation de la Vierge ?
4. Décrire le mouvement de Mars par rapport aux constellations pendant février et mars 2012.
5. Qu’observe-t-on pendant le mois d’avril 2012 ?
Configuration de Stellarium
a. Arrêter le défilement automatique du temps (bouton lecture ).
b. Se placer au pôle Nord (pour éviter un trop fort balancement du ciel quand on fera défiler le temps)
(fenêtre positionnement :rentre latitude : N 90°)
c. Éliminer l’atmosphère, le sol et les points cardinaux.
d. Activer les noms des planètes, des constellations ainsi que le dessin de ces dernières.
e. Se placer à la date du 21/8/2011 et demander Mars dans la fenêtre de recherche
et le fixer à l’écran.
f. Dans la fenêtre de configuration du ciel , cocher « montrer les orbites des planètes ».
Capacités
travaillées par
tous les élèves :
Observer, extraire des informations d’un fait observé
Utiliser la fonction calque d’un logiciel de dessin
Interpréter des résultats
III. Observation dans le référentiel héliocentrique
6. Vérifier alors :
- que la Terre tourne
plus vite que Mars
autour du Soleil.
- la validité du schéma
ci contre position et date et nombre de tour de la Terre par rapport au nombre de tour de Mars.
7. Utiliser le document numérisé à partir de paint.net pour retrouver le mouvement de Mars observé depuis la
Terre. Ajouter un calque, choisir le pinceau puis taille 20. Indiquer la Terre à la position T1 d’une couleur et
Mars à la position M1 d’une autre couleur. Déplacer le calque pour superposer la Terre du calque à la
position T2, indiquer la position M2 de Mars correspondante. Poursuivre ainsi jusqu’à la position 26.Décocher le
calque arrière plan, légender et rajouter un titre sur le calque créé. L’imprimer. Expliquer la démarche suivie.
8. Expliquer le terme « rétrogradation de Mars » utilisé pour ce type de mouvement.
IV. Les Phases de la Lune : Changement de référentiel
Lorsqu’on veut décrire le mouvement d’un corps dans l’espace, il est fondamental de définir le référentiel dans
lequel on va étudier le mouvement. Nous allons voir que suivant le référentiel choisi, les observations vont être
différentes. L’aspect des corps ou leur trajectoire vont différer d’un référentiel à l’autre.
Intéressons nous désormais à la Lune. Celle-ci présente différentes phases au cours d’un cycle appelé Lunaison. Ce
cycle dure 29,5 jours environ. La Lune présente une particularité, vue de la Terre, elle est synchrone. Cela signifie
que sa période de révolution (un tour autour de la Terre) est égale à sa période de rotation (un tour sur elle-même),
à savoir 27,5 jours environ.
Contrairement à ce que l’on pourrait croire ce n’est pas une exception dans le système solaire puisque d’autres
satellites naturels sont synchrones (Encelade autour de Saturne, Io autour de Jupiter, Charon autour de Pluton, …).
Configuration de Stellarium
a. Se placer au-dessus du système
solaire en choisissant « solar
system observer» dans la fenêtre
de positionnement.
b. Demander le Soleil et le fixer.
c. Dans la fenêtre « configuration du
ciel » mettre « Étiquettes et
Repères » au niveau maximum
pour « Planètes »
d. Régler le zoom de façon à avoir les
orbites des planètes telluriques à
l’écran (jusqu’à Mars). Il faut avoir
fixé le Soleil sinon il n’y aura que
l’orbite de Mars.
À l’aide du logiciel Stellarium vous allez observer l’aspect de la Lune à différentes dates et à différents endroits du
système solaire. Compléter le tableau suivant en dessinant au crayon l’aspect de la Lune
18/11/2011
25/11/2011
2/12/2011
10/12/2011
17/12/2011
Vénus
Terre
Mars
9. Y a-t-il une différence entre l’aspect vu depuis la Terre et celui vu depuis Vénus ou Mars ?
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Capacités travaillées
Critères de Réussite
Oui
Non
Observer, extraire des
informations d’un fait
observé
Attitude
Je vérifie la cohérence de mes résultats (schéma, observations, valeurs …)
Je suis capable
D’observer une simulation et d’en extraire des informations (position des points, valeurs des
paramètres…)
De décrire par une phrase le mouvement d’un point au cours du temps
De comparer le mouvement de Mars par rapport au Soleil ou par rapport à la Terre.
Faire un schéma
Je connais
Les référentiels géocentrique et héliocentrique
Je suis capable
D’utiliser la fonction calque d’un logiciel de dessin
D’utiliser les outils d’un logiciel de dessin
De rajouter un titre et une légende sur un schéma
Interpréter des résultats
Je suis capable
de comprendre que la nature d’un mouvement dépend du référentiel choisi
d’exprimer un résultat d’une mesure ou d’un calcul sous forme d’une phrase simple
de changer de point de vue
de rédiger. (expression, vocabulaire, orthographe)
La signification d’une échelle
2nde
me
Pré-requis : Les élèves peuvent, à ce stade, avoir déjà manipulé Stellarium, notamment lors d’une séance sur «
Découvrir l’Univers ». Dans le cas contraire leur distribuer la fiche d’utilisation ci-dessous.
- Définition d’un référentiel
- Référentiels géocentriques et héliocentriques
- Trajectoire d’un mobile
II. Observation depuis le Terre
Le 21/8/2011 Mars se trouve dans les Gémeaux.
Il se trouve dans le Cancer le 15/10/2011 et dans le Lion le 10/12/2011.
Mi-janvier, il ralentit sa progression et régresse (rétrograde) avant même d’avoir atteint la Vierge.
Pendant le mois d’avril, la planète ralentit sa rétrogradation, s’arrête vers la mi-avril pour reprendre sa
progression initiale parmi les constellations..
IV. Tracé des positions de Mars et la Terre dans le référentiel héliocentrique
Au périgée le 27/2/2011, Mars est à 0,664 UA de la Terre.
Ce même jour le Soleil est à 0,985 UA de la Terre.
On se place sur Mars : le Soleil est alors à 1,65 UA de Mars.
La somme 0,664 UA + 0,985 UA = 1, 649 UA est voisine de la distance Soleil-Mars donc les 3 astres sont alignés.
V. Observation dans le référentiel héliocentrique
Pendant la rétrogradation, la droite Terre-Mars « repart » vers les constellations par lesquelles Mars est déjà passé
pendant son avancée, tout comme la voiture que l’on dépasse semble reculer sur fond de paysage : la Terre dépasse
Mars car, étant plus proche du Soleil, elle va plus vite dans le référentiel héliocentrique.
Prolongements possibles :
Rechercher la période de cette rétrogradation
Vérifier que Mars n’est pas le seul astre à faire une rétrogradation
Groupe formateurs Lycée-Académie de Toulouse
Démarche d’investigation ACTIVITE 03 : RETROGRADATION DE MARS Fiche prof
1 h 30
Capacités
travaillées par tous
les élèves :
Observer, extraire des informations d’un fait observé
Faire un schéma
Interpréter des résultats
Reconnaître et utiliser la proportionnalité
Objectif :
Comprendre que la nature du mouvement observé dépend du référentiel
choisi.
L’Univers / Connaître Mars / Séquence 7 – Quel mouvement pour Mars
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7
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