Cours Cours 1 Phénomènes astronomiques et rythme de la vie 2

Cours
rayons
solaires N
Cours
N
P
1
N
P
P
1.1
Phénomènes astronomiques
et rythme de la vie
Mouvement de la Terre et de la Lune
Le calendrier international (document 12) est solaire et ajusté aux saisons :
c’est le calendrier grégorien. La Terre effectuant un tour complet autour
du Soleil en 365,25 jours, le calendrier grégorien est construit avec des
années de 365 jours (avec une année bissextile de 366 jours tous les 4 ans).
1 jour = 24 h ; 1 h = 60 min = 3 600 s ; 1 jour = 86 400 s.
A. Alternance des jours et des nuits
S
axe polaire
S
a
S
Le jour solaire est la durée qui sépare deux passages successifs du
Soleil par le plan méridien du lieu d’observation, soit 24 heures.
c
b
9 a. Il fait jour à Paris (P ).
En effet, d’après l’ activité 1 , l’observateur, fixe dans le référentiel terrestre, voit le Soleil se lever à l’est et se coucher à l’ouest.
Le mouvement apparent du Soleil est un phénomène périodique, de
période voisine de 24 heures.
b. P se situe à la limite séparant les
zones de lumière et d’ombre : Paris entre
dans la nuit, c’est le crépuscule.
c. Il fait nuit à Paris.
La Terre effectue un tour complet sur elle-même autour de l’axe polaire
en 23 h 56 min 4s, soit un jour sidéral.
Cette rotation est responsable de l’alternance des jours et des nuits (figure 9).
10 Les phases de la Lune.
plan de la trajectoire
de la Lune
dernier
quartier
rayons
solaires
nouvelle
Lune
Terre
pleine
Lune
plan de
l’écliptique
premier
quartier
solstice printemps
d'été
équinoxe
de printemps hiver
B. Les phases de la Lune
Suivant sa position par rapport à la Terre et au Soleil, la Lune,
éclairée par le Soleil, revêt divers aspects, appelés phases de
la Lune. On distingue en particulier la pleine Lune, la nouvelle
Lune, le premier quartier et le dernier quartier (figure 10).
La durée moyenne séparant deux mêmes phases consécutives est de 29,5 jours et porte le nom de lunaison.
C. Les saisons
Le référentiel héliocentrique est défini par le centre du Soleil
et des étoiles lointaines considérées comme fixes.
Dans le référentiel héliocentrique, la Terre tourne en 365,25
jours, soit une année sidérale, dans le plan de l’écliptique.
Son axe polaire est incliné de 23°30’ par rapport à la normale
au plan de l’écliptique (figure 11).
solstice
d'hiver
Soleil
Cette inclinaison fixe de l’axe polaire explique nos saisons.
( activité 2 ) : Cette inclinaison entraîne, par
exemple, que pendant l’été de l’hémisphère nord, le pôle
Nord est orienté vers le Soleil. Ainsi les journées sont plus
longues que les nuits et le Soleil est plus haut dans le ciel.
Il fait donc plus chaud qu’en hiver.
Application
En 2002, Steve Fossett a effectué le tour du
monde en ballon en DT = 1 185 381 s. Exprimer cette durée en jours,
heures et minutes (à la minute près).
RÉPONSE
: Un jour comprend 86 400 s. On calcule d’abord la durée en
jours : DT =
= 13,719 687 5 jours.
On garde la partie entière, 13 jours, et on exprime la partie décimale en
heures : 0,719 687 5 ¥ 24 = 17,272 5 heures.
On garde la partie entière, 17 heures, et on calcule la partie décimale en
minutes : 0,272 5 ¥ 60 = 16,35 minutes.
Ainsi, DT = 13 j 17 h 16 min.
➔ Exercices d’application 7 et 8
grégorien du début
12 Calendrier
e
du XX siècle.
2
Dispositifs permettant
la mesure d’une durée
La mesure du temps est certainement l’une des premières mesures que
l’homme ait réalisée. Elle débuta par la fabrication d’« horloges » basées
sur des phénomènes naturels (ombre solaire avec le gnomon ou le cadran
solaire (document 13), écoulement de l’eau avec les clepsydres,…), pour
progressivement gagner en précision entre le XIIIe siècle et le XXe siècle
avec l’élaboration des horloges mécaniques, puis atomiques.
2.1
➔ Exercice d’application 9
Pourquoi choisir un phénomène périodique ?
La mesure d’une durée nécessite la détermination d’un étalon de durée
qui peut être fourni par la répétition d’un phénomène périodique.
EXEMPLE
N
été
automne
S
équinoxe
23°
d'automne
11 Le phénomène des saisons du point de
Un phénomène est dit périodique s’il se reproduit identique à luimême au cours du temps.
: Le mouvement de la balançoire est un phénomène périodique à condition qu’il soit entretenu.
EXEMPLE
vue héliocentrique.
1.2
Rythme de la vie
Les phénomènes astronomiques se répètent à intervalles de temps
réguliers. On dit qu’ils sont périodiques.
➔ Exercices d’application 4 à 6
126
Les phénomènes astronomiques rythment la vie des hommes : alternance
des jours et des nuits, des saisons, des lunaisons, …, leur permettant de
se repérer facilement dans le temps. Les calendriers sont basés sur ces
phénomènes périodiques. Ils comprennent les jours, les mois et les années.
La période T d’un phénomène périodique est la plus petite durée
au bout de laquelle il se reproduit identique à lui-même.
La fréquence f d’un phénomène périodique est l’inverse de la
période T :
f=
ou
T =
13 Cadran solaire : l’ombre du stylet sur le
f fréquence (Hz) et T période (s)
cadran indique l’heure solaire.
La valeur de la fréquence correspond au nombre de répétitions du phénomène par unité de temps.
➔ Exercices d’application 10 et 11
9 • Le temps et sa mesure
127