gonseil de l`europe - Coe

GONSEIL DE L’EUROPE------------------------------- COUNCIL OF EUROPE
DECS/EGT (71). 12
Or. allemand.',
COE074381
COMITE DE L 'ENSEIGNEMENT GENERAL ET TECHNIQUE
FILMS ET MOYENS AUDIO-VISUELS POUR
L'ENSEIGNEMENT DE LA PHYSIQUE
Projet de scénario du film
"LE SYSTEME SOLAIRE"
qui sera réalisé par
l'Institut für Film und Bild (Munich)
dans le cadre de la série
"La Terre dans l'Espace"
21.179
04.21/51.02
TN 9855
Observations relatives au projet d 1ensemble
du Dr Hacker, intitulé
"Le système solaire11
Le projet englobe deux phénomènes. Il s’agit, d’une part, d’une
description du système planétaire et, d'autre part, de la tentative de
trouver une explication physique aux orbites planétaires dans le système
de Copernic, à l’aide de la gravitation. Or, cette combinaison exige une
attention extrêmement variable de la part du public, en l’occurrence les
élèves. Nous proposons, par conséquent, de ne réaliser que la partie
descriptive du film. Ainsi que le suggère le Dr Hacker, on peut également
envisager de supprimer en grande partie les séquences faisant double
emploi avec le film déjà achevé "Kepler und sein Werk" (Kepler et son
oeuvre).
Les courts métrages mentionnés par le Dr Hacker constituent un
catalogue très volumineux. A notre sens, il serait souhaitable de réaliser
les films n° 2, 3, 4, 5 et 11.
Signé : Herrmann
Communication
à M. Herrmann
Munich, le 4 février 1971
Concerne : Projet d'ensemble "Le système solaire".
Il ressort de l'examen du scénario du film de 16 mm qu'il porte
sur deux phénomènes totalement différents. D'une part, il s'agit d'une
description du système planétaire, qui ne dépasse pas le domaine de la
cinématique. D'autre part, à l'aide de la gravitation, une explication
physique nous est fournie en ce qui concerne les orbites planétaires
dans le système de Copernic. De ce fait, le niveau du film devient très
élevé.
Personnellement, je proposerais de ne prévoir que la réalisation
de la partie descriptive du film. Le double emploi avec le film "Kepler
und sein Werk" pourra- de la sorte être réduit au minimum.
Parmi les courts métrages, je considère qu'il y en a plusieurs
sans grande importance. Je proposerais donc d'envisager la production des
courts métrages 2, 3, 4, 5 et 11.
signé : Nestle
Annexe :
Projet d'ensemble
"Le système solaire"
du Dr. Hacker
Dr Konrad HACKER
Institut für Film und Bild
Le 30. 11. 1970
Munich
Objet : Projet d'ensemble : La terre dans l'espace - Le système solaire.
Nous vous adressons, ci-joint, le plan général du projet susmentionné,
ainsi qu'un résumé succinct des courts métrages proposés (8 mm). Dans sa
version la moins longue, la durée de projection du film principal (16 mm)
serait d'environ 15 mn. Il serait souhaitable de supprimer la séquence
relative aux lois de Kepler dans le film principal et d'en faire l'objet
d'un court métrage. Le temps ainsi gagné permettrait une présentation plus
détaillée. Pour le court métrage n° 9 , il conviendrait de faire un choix
parmi les films dont la projection a été autorisée par la NASA.
Le système planétaire
Film de 16 mm
Image
Objectif pédagogique
1. Prise de vue directe (en accéléré)
d'un homme à la plage sous un
parasol : l'ombre du parasol
se déplace.
Indication de la date et de l’heure.
Orientation de la caméra vers le
firmament.
Prise de vue directe (en accéléré)
du soleil dans le ciel aux
environs du 21 mars, à différents
moments de la journée : lever du
soleil, zénith, coucher du soleil.
Trajectoire quotidienne du soleil dans le
ciel.
Passage par trucage de la prise
de vue directe à une représen­
tation du firmament : l’homme
se trouve en plein champ, il
devient de plus en plus petit,
la terre devient de plus en
plus petite, le firmament
apparaît.
Présentation directe de l'orbite du soleil.
Explication de la configuration du firmament
qui est essentielle pour la compréhension
des phénomènes astronomiques.
Explication des notions :
horizon, lever du soleil, coucher du
soleil, zénith, points cardinaux, etc.
L'orbite du soleil le 21 mars est montrée.
Objectif pédagogique
Représentation de la totalité des orbites
solaires les 21 juin et 21 décembre.
Lever du soleil en accéléré, les
21 mars, 21 juin, 23 septembre et
22 décembre, avec indication de la
direction (points cardinaux) et de
1'heure.
Le public doit prendre conscience des
phénomènes observés dans la nature.
Prises de vue par téléobjectif.
2. Mouvement des étoiles fixes
Prise de vue en accéléré d'une
constellation (par exemple Orion)
en ascension (éventuellement
planétarium).
Le mouvement des étoiles fixes au
firmament est montré.
Démonstration et explication des phénomènes
de l'ascension, de la déclinaison et de la
culmination.
Prise de vue en accéléré de l'envi­
ronnement de. 1*étoile polaire.
En même temps, prise de vue fixe
par diapositive.
Dessin animé : mouvement des étoiles
au firmament.
Explication du mouvement des étoiles fixes
dans le dessin animé.
3. Trajectoire annuelle du soleil au firmament
L’orbite solaire les 21 mars, 21 juin,
23 septembre et 22 décembre, telle
qu’elle apparaît dans la deuxième
séquence, est encore une fois
montrée, cette fois-ci par rapport
aux étoiles fixes.
La trajectoire quotidienne et annuelle du
soleil au firmament est montrée.
Dessin animé (accéléré) : le soleil
franchit l’écliptique (point de
départ 21 mars), tandis que la terre
tourne ; le soleil décrit ainsi une
spirale. Les 21 juin, 23 septembre,
22 décembre et 21 mars, la date
apparaît en fondu et l’orbite diurne
du soleil est indiqué en pointillés.
4. Mouvement des planètes
Prise de vue au planétarium :
Les planètes se déplacent par
rapport aux étoiles fixes, mais
demeurent à proximité de
l'écliptique.
Il existe des corps célestes qui, outre
leur rotation apparente autour de la terre,
effectuent encore un autre mouvement.
On les appelle des planètes.
Deux de ces planètes (Mercure et
Vénus) décrivent une orbite, qui
se situe apparemment toujours à
proximité du soleil. Mention de
Vénus en tant qu'étoile du matin
et du soir.
Objectif pédagogique à long terme :
Les orbites de Mercure et de Vénus
se trouvent dans l'orbite terrestre.
Vénus présente des phases lunaires :
projection d'un certain nombre de
photos.
Vénus reçoit sa lumière du soleil.
Vénus - région orbitale
Mercure - région orbitale
La région orbitale, dans laquelle
se déplacement Mercure et Vénus,
est d'abord indiquée en couleur ;
ensuite il est démontré que les
autres planètes peuvent prendre
n'importe quelle position par
rapport au soleil, en demeurant,
toutefois, toujours à proximité
de 1'écliptique.
Première mention aux planètes inférieures
et supérieures.
Toutes les orbites planétaires sont
situées approximativement dans le même
plan.
5. Les systèmes planétaires de Ptolémée et de Copernic
Portrait de Ptolémée, suivi (en fondu)
d’un diagramme simple du système
planétaire de Ptolémée, l'accent étant
mis sur la terre qui occupe la position
centrale.
Environ 150 après Jésus-Christ.
Portrait de Copernic avec, en fondu,
le système planétaire de Copernic.
(1473-1543)
L’accent est mis sur le soleil.
Mise en évidence de la différence entre
les deux systèmes.
■■v;;.-,:.n
*
.//
Mcnd
"
•:
'
it
r^..t
Figure 55« Système de Ptolémée :
Distance des planètes à la terre
par ordre croissant.
- r
** V '* ‘i
*. . . . a.
y
:
t».A
vv' ,
-i
Figure 58. Système de Copernic :
Distance des planètes du soleil, par
ordre croissant. Dessin extrait de
l’ouvrage "Uber die Kreisbewegungen
der Himmelskörper" de Copernic (1543)-
"9 "
DECS/EGT (71*) 12
Soleil
Objectif pédagogique : Equivalence des
deux systèmes de référence : le soleil
tourne autour de la terre ; la terre
tourne autour du soleil.
Terre
Les deux conceptions sont fondées sur la
même observation. L'explication du
mouvement apparent des planètes, qui a
causé à Ptolémée des difficultés considé­
rables, devient très facile dans le
système héliocentrique.
Terre
'Soleil '■
Explication du fait que Mercure et
Vénus n'apparaissent que dans les
limites d'une distance angulaire donnée
par rapport au soleil.
Mercure et Vénus sont des planètes
inférieures.
Venus
Mercure
D'abord l'orbite de Mercure, suivie
de celle de Vénus.
Vénus (ainsi que Mercure) est soumise à
des changements de phase, elle n'émet
donc pas elle-même de la lumière.
Le système planétaire devient plus
petit, l'orbite de Mars apparaît
Mars apparaît dans toutes ses positions
à proximité de l'écliptique, étant donné
qu'il s'agit d'une planète supérieure.
Mars
Terre
Soleil
Rétrogression apparente.
Position de Mars par rapport aux
étoiles fixes, vue de la terre
La boucle orbitale est due au fait que
l'orbite de Mars n'est pas située
exactement dans le même plan que
l'orbite terrestre.
6. Gravitation et rotation
Truquage : soleil avec planètes
en rotation.
Pour obtenir une orbite circulaire, il
faut une force agissant vers le centre.
Fondu : lanceur de marteau (vu d'en
haut, au ralenti). Lanceur de marteau
vu de côté, jette le marteau (direct) ;
ensuite la même scène projetée en
marche arrière, ralenti très marqué.
Force (indication de la force centri­
fuge et de la force centripète, sur la
masse en rotation).
Nouvelle apparition du lanceur de
t e S < * e f ° ndU enCtoîné : SÏStê,æ
a ^
Terre
^-0
Lune
PassaSe à 13 cavitation.
Un homme monte sur une balance. La
balance indique un poids de 60 kg.
La caméra se déplace. <]
Pesanteur = attraction vers le centre
de la terre.
Oc*
La pesanteur diminue avec 1'augmentation
de la distance de la terre.
Changement de secteur.
Portrait de J. Newton
La lune est maintenue sur l’orbite circu­
laire par la force de gravitation.
o
Terre
Lune
Indication de la force centripète
et de la force centrifuge. La lune
tourne autour de la terre.
O
Soleil
o
Planète
Même image pour le soleil et une
planète.
Lois de Kepler
Portrait de Copernic
Initiation aux lois de Kepler
Le cercle se transforme en ellipse
à deux foyers. L’ellipse se déplace
jusqu'à ce que le soleil constitue
l'un de ses foyers.
Explication du théorème des dimensions,
Le vecteur a se met en position.
Apparition du portrait de Kepler.
La planète tourne à des vitesses
variables (les chiffres indiquent
les vitesses relatives).
Le vecteur disparaît au cours de
la deuxième révolution.
>
Vecteur
Ai
Ail
Alt
At
Les surfaces se transforment en carrés
à surface identique.
Expérience correspondante :
h
r
"If"
En exerçant une traction en A
on fait parcourir à la masse M
une orbite elliptique.
!'
Démonstration graphique de la
troisième loi de Kepler.
CX
La planète 1 achève une révolution ;
apparaît.
L'image devient plus petite.
Les distances
et
forment un cube.
✓
3
a
^V
Agencement du système planétaire
Représentation de l’ensemble du système
planétaire à l’échelle approximative
de 1:1,6 . 1010.
Agencement du système planétaire.
Les intervalles sont indiqués par
rapport aux dimensions d ’un terrain
de football et de ses alentours.
Soleil = ballon sur un terrain de
football.
Pondu : apparition du ballon sur le globe .
embrasé 14 cm.
L’objectif de la caméra s’éloigne du soleil.
Les planètes apparaissent comme des points
faiblement lumineux sur le terrain de
football et ses alentours. (De préférence
à l’aide d ’une vue aérienne en couleurs.)
Brève mention des astéroïdes qui se
rencontrent essentiellement entre Mars et
Jupiter.
j
Mercure
Vénus
Terre
Mars
Jupiter
1,9
Saturne
Uranus
Neptune
Pluton
En mm
0,8
env.
demi-axe a
9 ni
16 m
22 m
1,9
1,0
22
116 m
19
8
8
1
210
440
670
890
34 m
m
m
m
m
Démonstration du mouvement orbital des
planètes autour du soleil.
Les planètes sont visibles (1).
La caméra se rapproche (position 2),
les orbites des planètes inférieures
deviennent progressivement visibles.
3. La caméra se rapproche encore plus.
Fondu : image projetée du système
planétaire.
L'orbite de Pluton est fortement
inclinée par rapport aux autres
orbites (approximativement 17,3°)•
Mention des étoiles fixes
Retour au système planétaire avec le
terrain de football. La caméra s'éloigne
de plus en plus ; on aperçoit des parties
toujours plus grandes de la surface
terrestre.
L'étoile fixe la plus proche apparaît
à une distance d'environ 6.000 km, ce
qui correspond à la distance entre
l'Europe centrale et l'Afrique
équatoriale.
Fin
Extrait de film : le module lunaire
Eagle s'approche du vaisseau spatial.
Des parties de la lune et de la terre
sont visibles.
Autre extrait : astronaute dans
l'espace.
Image du lanceur de marteau, d'un
rotor, etc.
Ce film nous a permis de nous familia­
riser avec les lois physiques, qui
déterminent les mouvements du système
planétaire.
Les mêmes lois sont valables pour les vols
spatiaux.
Grâce à ces lois, on peut calculer
d'avance avec précision les orbites des
satellites et capsules spatiales.
Ces lois sont également valables chez
nous sur la terre.
Série de diapositives
les planètes
Photographies de la terre prises dans
l'espace. Les continents doivent être
visibles.
Forme sphérique de la terre.
Dessin : représentation à échelle
réduite des planètes y compris leurs
satellites (dans la mesure où ils sont
connus).
Comparaison des dimensions.
Photographies des différentes
planètes :
Si possible en couleurs.
Mention des perturbations atmosphériques.
Mercure
Vénus (avec phases)
Jupiter (avec satellites)
Mars
Saturne (anneau)
Uranus
)
Neptune )
Pluton )
Chaque diapositive comportant 2 images,
prises à des époques différentes, de sorte
que le mouvement par rapport aux étoiles
fixes est mis en évidence.
Prise de vue en accéléré d'un paysage
au coucher de soleil.
Démonstration du phénomène de la tombée
de la nuit.
Plusieurs prises de vue directes de la
terre à partir d'un vaisseau spatial.
Démonstration de la variation de la
longueur et de la direction des ombres.
Images truquées du globe terrestre
illuminé au début du printemps, de
l'été, de l'automne et de l'hiver.
Durée du jour et de la nuit pendant les
différentes saisons.
Diapositives : Soleil de minuit à
différentes heures.
Nuit polaire et soleil de minuit.
Prises de vue directes des phases ,
lunaires et de leur formation, due
à la position de la lune par
rapport au soleil.
Phases lunaires,
Représentation de la formation des
phases lunaires par truquage ;
mention de l’inclinaison de
l'orbite lunaire par rapport à
l'orbite terrestre.
Formation des phases lunaires.
Des prises de vue directes montrent
que la lune peut passer "au-dessus"
et "en-dessous" du soleil.
L'éclipse se produit lorsque la
lune franchit l'axe terre-soleil.
Les éclipses ne peuvent se produire que
lorsque, à l'époque de la nouvelle lune
ou de la pleine lune, la lune franchit
les points de jonction.
Prise de vue directe d'un four solaire.
Le soleil émet de l'énergie vers la terre.
Des piles solaires alimentent un moteur
électrique.
Constante solaire.
Données quantitatives relatives à
1'énergie diffusée.
Prise de vue directe du soleil.
Représentation schématique du cycle
Bethe - Weizsäcker.
Représentation du bilan d'énergie.
Représentation synoptique de la
perte de masse solaire.
Production d'énergie sur le soleil.
Prise de vue directe du soleil.
Photographies prises à travers
différents filtres.
Démonstration de la granulation.
Photographies de taches solaires, si
possible en accéléré, sur lesquelles
la rotation est visible.
Rotation.
Photographies de taches solaires
au moment où elles sont au maximum
et au minimum.
Cycle des taches solaires.
Gros plan d'un certain nombre de
taches.
Photographies en accéléré de
protubérances.
Le soleil n'a pas de surface solide.
Court métrage N° 5 : La vitesse de la lumière d'après Olaf Römer
Prises de vue de Jupiter et de ses
satellites (si possible en accéléré,
sinon truquage).
L’univers est équipé d’une "montre" très
précise, qui indique des unités de temps
de 42 h 28’ 36".
Prise de vue directe de l’éclipse du
satellite inférieur et de sa sortie
de l’ombre.
Images truquées du satellite de Jupiter
en rotation et de la terre, qui se
déplace sur son orbite.
Plus la terre s’éloigne de Jupiter,
plus le retour de la luminosité sur
la terre est observé tardivement.
La lumière a une vitesse finie.
Truquage :
L'un après l'autre, un rayon lumineux
rouge, vert et violet, est projeté
sur la surface de séparation de deux
matières, l'angle de réflexion étant
diminué.
Dispersion.
Répétition de l'expérience avec un
prisme.
.Raie spectrale = image d'une couleur
donnée.
A l'aide d'une fente et d'une lentille
convergente, un large faisceau lumineux
parallèle est obtenu, qui traverse le
prisme et est de nouveau concentré par
une deuxième lentille. Il en résulte des
images colorées de la fente. Meme
image avec de la lumière blanche.
Court métrage N° 7 ' Le Zodiaque
Dessin animé :
Firmament avec équateur et écliptique.
Sur 1’écliptique apparaissent les
12 signes du zodiaque.
Explication :
Zodiaque = écliptique avec environnement
La position du soleil dans le zodiaque
est indiquée pour les différentes
saisons.
Le firmament effectue chaque fois
une rotation.
Le soleil traverse 1’écliptique une
fois par an.
Truquage
La terre tourne autour du soleil.
Le soleil apparaît de la sorte dans les
différentes constellations du
zodiaque.
Représentation des phénomènes observés
dans le système héliocentrique.
Court, métrage N° 8 :
Nécessité de l'année bissextile - jour solaire et jour sidéral
Dessin animé :
Les deux mouvements de la terre, à
savoir la rotation autour de son axe
et son orbite autour du soleil, sont
montrés.
Indication du temps correspondant :
1 an = 365 jours 5 h 48 mn et 46".
La position de la terre sur son orbite
autour du soleil est montrée aux
dates suivantes :
1.1.1969
1.1.1970
1.1.1971
1.1.1972
1.1.1973 (position de la terre en
gros la même que le
I.I.I969).
Etant donné que 5 h 48' 46" correspondent
à un quart de jour, la terre prend du £
retard, et il faut prévoir tous les
^
4 ans un jour intercalaire.
Court métrage N° 9 : Film tourné dans l'espace
Court métrage N° 10 :
Détermination de l'âge par la désintégration radioactive
Explication sommaire de la désintégration
radioactive : courbe de désintégration
et période pour différentes substances.
Si un mélange de deux isotopes radio­
actifs (par exemple 235 U et 238 U) se
désintègre, il est possible de tirer
des conclusions sur le début de la
désintégration, à partir des périodes
connues et du rapport actuel des
isotopes. Il est cependant nécessaire
d'admettre qu'au début de la désin­
tégration, le même nombre d'atomes
était présent.
Explication plus complète d'une méthode
de détermination radioactive de l'âge,
Court métrage N° 11 :
Dimensions et distances dans le système planétaire
Détermination du rayon de la terre
par Eratosthenes.
Accent sur l'extraordinaire performance
intellectuelle et la grande précision
de la mesure (15? d'erreurs).
Mesure de la distance de la lune à
l'aide de la parallaxe lunaire.
Remarque : les mesures trigonométriques
sont également possibles dans l'univers
dès lors que la distance n'est pas trop
grande.
Mesure de la parallaxe solaire, très
imprécise.
Pour cette raison, mesure de la
parallaxe de l'astéroïde Eros.
Grâce à la troisième loi de Kepler,
on peut calculer la distance de
la terre au soleil (= 1 unité
astronomique), ainsi que la distance
des autres planètes au soleil.
Eros se rapproche beaucoup de la terre.