Cours Cours 1 Phénomènes astronomiques et rythme de la vie 2

Cours
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 XIIIesiècle et le XXesiècle
avec l’élaboration des horloges mécaniques, puis atomiques.
2.1 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.
La valeur de la fréquence correspond au nombre de répétitions du phéno-
mène par unité de temps.
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).
➔Exercices d’application 7 et 8
➔Exercices d’application 10 et 11
➔Exercice d’application 9
127
9 • Le temps et sa mesure
Cours
1.1 Mouvement de la Terre et de la Lune
A. Alternance des jours et des nuits
En effet, d’après l’ , l’observateur, fixe dans le référentiel terres-
tre, 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.
Cette rotation est responsable de l’alternance des jours et des nuits (figure 9).
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 consécuti-
ves 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.
1.2 Rythme de la vie
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.
activité 1
1Phénomènes astronomiques
et rythme de la vie
2Dispositifs permettant
la mesure d’une durée
126
Le jour solaire est la durée qui sépare deux passages successifs du
Soleil par le plan méridien du lieu d’observation, soit 24 heures.
1 jour = 24 h ; 1 h = 60 min = 3 600 s ; 1 jour = 86 400 s.
La Terre effectue un tour complet sur elle-même autour de l’axe polaire
en 23 h 56 min 4s, soit un jour sidéral.
Un phénomène est dit périodique s’il se reproduit identique à lui-
même au cours du temps.
La période Td’un phénomène périodique est la plus petite durée
au bout de laquelle il se reproduit identique à lui-même.
La fréquence fd’un phénomène périodique est l’inverse de la
période T:
f= ou T= ffréquence (Hz) et Tpériode (s)
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).
Les phénomènes astronomiques se répètent à intervalles de temps
réguliers. On dit qu’ils sont périodiques.
Cette inclinaison fixe de l’axe polaire explique nos saisons.
EXEMPLE ():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.
activité 2
EXEMPLE :Le mouvement de la balançoire est un phénomène pério-
dique à condition qu’il soit entretenu.
a. Il fait jour à Paris (P).
b. Pse 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.
9
axe polaire
abc
rayons
solaires
P
N
SSS
P
N
P
N
Calendrier grégorien du début
du XXesiècle.
12
Cadran solaire : l’ombre du stylet sur le
cadran indique l’heure solaire.
13
Terre
plan de la trajectoire
de la Lune
plan de
l’écliptique
dernier
quartier
rayons
solaires
pleine
Lune
nouvelle
Lune
premier
quartier
Le phénomène des saisons du point de
vue héliocentrique.
11
Soleil
solstice
d'hiver
équinoxe
de printemps
équinoxe
d'automne
solstice
d'été
S
N
hiver
printemps
automne
23°
été
Les phases de la Lune.
10
➔Exercices d’application 4 à 6
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.
Application