La Terre et le système solaire

Chapitre
21
V Livre de l’élève pp. 284-295
La Terre
et le système solaire
Extrait du programme* / Correspondance avec le manuel
Connaissances et compétences associées
Unités
Attendus de fin de cycle :
Situer la Terre dans le système solaire et caractériser les conditions de la vie terrestre
Situer la Terre dans le système solaire :
• Le Soleil, les planètes
• Position de la Terre dans le système solaire
V Unité 1 pp. 286-287
Situer le Soleil et les planètes
Caractériser les conditions de vie sur Terre (température,
présence d’eau liquide)
V Unité 2 pp. 288-289
Découvrir des conditions favorables à la vie
La place, les mouvements et la nature de la Terre, parmi
les planètes du système solaire, sont détaillés tout au
long du cycle par l’observation et la modélisation. La
description précise des mouvements est liée au (I.) : CM2
et 6e. De même, les notions de Terre externe (atmosphère et océans) et interne sont détaillées tout au long
du cycle. Les échanges énergétiques liés au thème (1)
sont introduits en 6e. Il faudra veiller à une cohérence
avec la progression des outils mathématiques. […]
Choix pédagogiques
Ce chapitre étudie la structure du système solaire
(unité 1) et les conditions favorables au développement
de la vie (unité 2).
Pour commencer… V p. 284 du livre élève
Des images. La première photo (mini-planétarium)
permet aux élèves de livrer leur représentation plus ou
moins fixée du système solaire : position du Soleil et des
planètes, mouvements en jeu. L’analogie avec un manège
est là pour évoquer la notion de mouvement circulaire.
La représentation d’artiste d’une expédition sur Mars
présente un défi scientifique et humain. La question
renvoie l’élève à ses connaissances ou doutes sur l’existence de la vie ailleurs que sur Terre.
Le professeur pourra prolonger la discussion autour
de cette vidéo de France TV Info sur la préparation
des futures missions vers Mars : www.francetvinfo.fr/
sciences/mars-curiosity/un-francais-prepare-lesfutures-missions-sur-mars_1060519.html
*BO spécial, n° 11, 26 novembre 2015.
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Des mots. Les conditions de l’apparition de l’eau sur Terre
ne sont pas tranchées par les scientifiques. La question
est posée ici pour faire apparaître le lien entre la présence
d’eau liquide et l’émergence de la vie sur Terre.
Unités V pp. 286-289 du livre élève
L’unité 1 offre une représentation des principaux astres
du système solaire, accompagnée d’un tableau de
données. Dans ce tableau, la dénomination « surface
solide » (directement compréhensible par l’élève) a été
préférée à « planète tellurique ».
Une phrase comme « Mais Vois-Tu Ma Jument Savourer
Un Nénuphar ? » est un des nombreux moyens mnémotechniques pour retenir l’ordre des planètes en partant
du Soleil. L’élève pourra en imaginer d’autres.
NB : la date de formation du système solaire est
4,6 milliards d’années.
L’unité 2 présente une condition qui a participé au
développement de la vie sur Terre : la présence d’eau
liquide. Une vidéo avec l’astrochimiste Hervé Cottin
permet de prolonger ses propos du doc. 1 : https://
vimeo.com/130189008
Le doc. 2 précise que l’eau ne peut être à l’état liquide
qu’à partir de 0 °C, température de fusion de l’eau.
Celle-ci ne dépend que très peu de la pression atmosphérique contrairement à la température de vaporisation. La modélisation avec les carrés de chocolat
(doc. 3) permet de découvrir comment varie l’énergie
reçue par la planète selon sa distance à l’étoile. La
compétence « Interpréter un résultat expérimental »
sera mobilisée.
© Édition Belin 2016
Repères de progressivité*
L’évaluation du socle commun et des compétences travaillées
Codage
[D1]
[D2]
Composante du socle1
Compétence travaillée2
Place dans le chapitre (livre élève)
[D1.1] Comprendre, s’exprimer en
utilisant la langue française à l’oral
et à l’écrit
[D1] Rendre compte des
observations, expériences,
hypothèses, conclusions en utilisant
un vocabulaire précis
V Unité 1 : Ta mission, 5 p. 287
V Exercice : 7.b p. 293
[D1.3] Comprendre, s’exprimer
en utilisant les langages
mathématiques, scientifiques
et informatiques
[D1.3] Utiliser différents modes de
représentation formalisés (schéma,
dessin, croquis, tableau, graphique,
texte)
V Exercice : 10.1.b p. 294
[D2] Organisation du travail
personnel
[D2] Extraire les informations
pertinentes d’un document et les
mettre en relation pour répondre à
une question
V Unité 2 : Ta mission, 4 p. 289
V Exercices : 6, 8.b et 9.b p. 293 ; 10.1.a
p. 294
[D2] Outils numériques pour
échanger et communiquer
[D2] Utiliser les outils
mathématiques adaptés
[D2] Utiliser des outils numériques
[D4]
[D4] Démarches scientifiques
[D4] Interpréter un résultat, en tirer
une conclusion
V Unité 2 : Ta mission, 2 p. 289
V Exercice : 5 p. 292
[D4] Proposer une ou des
hypothèses pour répondre a
une question ou un problème
[D5]
[D5] L’espace et le temps
[D5] Se situer dans l’environnement
et maîtriser les notions d’échelle
V Unité 1 : Ta mission, 1 p. 287
V Exercice : 4 p. 292
1. JO du 2 avril 2015.
2. BO spécial n° 11, 26 novembre 2015
Le doc. 4 évoque la zone d’habitabilité du système
solaire, mais sans la mentionner, car cette notion est en
réalité très complexe à appréhender. Pour plus d’informations, voir par exemple : www.nirgal.net/ori_lifesol.
html
Dans le doc. 5, on parle d’épaisseur de l’atmosphère
et non de pression atmosphérique, notion qui ne sera
rencontrée qu’au chapitre 23. Pour information, la pression atmosphérique à la surface de Mars est 150 fois plus
faible que celle à la surface de la Terre.
NB : dans ce chapitre, il est question d’une condition
favorable au développement de la vie et non de son
apparition.
Quelques conseils pratiques
© Édition Belin 2016
Unité 1
La notion d’échelle, mentionnée ici pour les distances
entre les astres et pour leurs diamètres, a déjà été
rencontrée au cycle 2, mais elle est confortée au cycle 3
en mathématiques (« Reproduire une figure en respectant une échelle, agrandissement ou réduction d’une
figure »). L’élève comprendra mieux cette nécessité de
jouer sur les échelles dans le doc. 1 en observant le
système solaire avec un logiciel de simulation spatiale,
comme Celestia (téléchargeable gratuitement : http://
celestia.fr).
La fabrication d’un planétarium peut constituer une
activité en lien avec les mathématiques.
À l’issue du chapitre, cette animation du réseau Canopé
rassemble les éléments utiles de l’unité :
https://www.reseau-canope.fr/lesfondamentaux/
discipline/sciences/le-ciel-et-la-terre/le-systemesolaire/le-systeme-solaire.html
Unité 2
Matériel : 1 bougie suffisamment grosse (une bougie
chauffe-plat ne chauffe pas assez), 2 cure-dents avec
supports, 2 carrés de chocolat au lait.
• Tester l’apparition du ramollissement à l’aide d’un
autre cure-dent si besoin.
• Rappel pour les élèves : les cheveux longs doivent être
impérativement attachés.
Une autre animation du réseau Canopé sur ce thème :
https://www.reseau-canope.fr/lesfondamentaux/
discipline/sciences/le-ciel-et-la-terre/le-systemesolaire/terre-la-planete-bleue.html
Chapitre 21 • La Terre et le système solaire 93
Bibliographie pour le professeur
R. Trompette, La Terre, une planète singulière, Belin,
2003.
Corrigés des Missions
Unité 1 V pp. 286-287 du livre élève
1. Doc. 1 Le Soleil est au centre du système solaire.
2. Doc. 1 Le Soleil est une étoile.
3. Doc. 1 Les planètes à surface solide sont les plus
proches du Soleil.
4. Doc. 1 Les orbites des planètes sont des cercles.
5. Conclusion Le système solaire est constitué d’une
étoile, le Soleil, autour de laquelle tournent des planètes
(et d’autres astres) sur des orbites circulaires.
Unité 2 V pp. 288-289 du livre élève
1. Doc. 1 La présence d’eau à l’état liquide a très probablement permis le développement de la vie sur Terre.
2. Doc. 2 et 3 La bougie, les carrés de chocolat et les
cercles jouent respectivement le rôle du Soleil, de deux
planètes et de leurs orbites. Le carré de chocolat 1 se
ramollit : il reçoit plus d’énergie thermique. On peut en
déduire que l’énergie thermique reçue par une planète
est plus grande quand elle est plus proche du Soleil.
3. Doc. 4 Mercure et Vénus ne peuvent pas abriter la vie,
car ces planètes sont trop proches du Soleil et l’eau ne
peut pas rester à l’état liquide.
4. Doc. 2 et 5 Une température moyenne supérieure à
0 °C et une atmosphère épaisse expliquent la présence
d’eau liquide à la surface de la Terre.
5. Conclusion La présence d’une eau liquide a permis le
développement de la vie.
b. L’astéroïde possède de l’eau liquide, donc il possède
une atmosphère.
8. a. a : Terre ; b : Mars ; c : Soleil ; d : orbite.
b. Les températures de 18,2 °C et 24,6 °C sont respectivement celles des boules b et a. En effet, plus la boule
est proche de la flamme, plus l’énergie thermique qu’elle
reçoit est grande.
9. a. On divise le diamètre de Jupiter par celui de la
Terre : 139 800 : 12 750 11
Le diamètre de Jupiter est 11 fois plus grand que celui
de la Terre.
b. Dans la maquette, le diamètre de la Terre est 1,3 cm,
donc le diamètre de Jupiter est : 1,3 × 11 = 14,3, soit
14,3 cm.
NB : la maquette mentionnée ici est celle du planétarium
en extérieur de Gif-sur-Yvette (France). L’échelle utilisée
(1/1 000 000 000) est identique pour les diamètres
des astres et les distances, d’où les grandes dimensions de cette représentation du système solaire (www.
planetesdelyvette.u-psud.fr).
10. 1. a. Points communs entre le planétarium et le
système solaire :
– il y a 8 planètes dans chaque cas ;
– les planètes décrivent des orbites circulaires.
Différences :
– les boules du planétarium p. 284 ne sont pas toutes
représentées avec la même échelle ;
– l’échelle des distances et celle des diamètres sont
différentes.
b. NB : ce schéma est une proposition parmi d’autres.
On peut accepter que l’élève représente les « bras » qui
relient les planètes à l’axe.
Jupiter Saturne Uranus
Neptune
Corrigés des exercices
J’utilise mes compétences
4. a. La grosse boule rouge représente le Soleil.
b. Les autres boules représentent les planètes.
c. Ces autres boules décrivent des cercles. C’est conforme
à la réalité.
6. L’étoile du Berger n’est pas une étoile, mais la planète
Vénus. L’atmosphère très épaisse de Vénus réfléchit la
lumière du Soleil, rendant cette planète très brillante.
7. a. Sur cet astéroïde, on observe la présence d’êtres
vivants (le Petit Prince, les plantes). L’eau liquide est
donc nécessairement présente sur cet astéroïde.
94
Orbite
Soleil
de la Terre
Mercure Vénus
Terre
Mars
2. a. Un des paramètres qui favorisent la présence d’eau
liquide à la surface de la Terre est une température
moyenne de 15 °C (un autre paramètre est l’existence
d’une atmosphère épaisse).
b. Cette présence d’eau liquide permet le développement de la vie.
11. a. 117 nouvelles exoplanètes ont été identifiées en
2010.
© Édition Belin 2016
5. a. Le large sillon fait penser au lit d’une rivière asséchée.
b. De l’eau coulait à la surface de Mars il y a très longtemps.
b. La première exoplanète a été découverte en 1995.
c. Le nombre d’exoplanètes découvertes entre 2009 et
2014 est égal à : 85 + 117 + 191 + 154 + 182 + 850 = 1 579.
NB : on peut trouver sur Internet des données en contradiction avec celles du graphique. Mais la contradiction
n’est qu’apparente et trouve sa source dans la différence
entre les notions d’exoplanète « détectée » et « identifiée ». En effet, un objet céleste observé ne sera déclaré
« exoplanète confirmée » qu’après des vérifications
étalées parfois sur plusieurs années.
Un site régulièrement mis à jour sur les exoplanètes :
http://exoplanet.eu/
Une vidéo sur la découverte de l’exoplanète Kepler-452b
en 2015 :
http://fr.euronews.com/2015/07/23/la-nasa-revelel-exoplanete-kepler-452b-une-cousine-de-la-terre/
14. Une phrase
Le club sciences du collège a procédé à un lâcher de
ballons qui se sont envolés pêle-mêle. Un élément
d’une phrase avait été écrit sur chaque ballon, mais
l’un d’entre eux a explosé.
Reconstitue la phrase initiale en ajoutant la majuscule
et le point final.
Soleil
comporte
le
autour
du
système
solaire
qui
décrivent
huit
planètes
Exercices complémentaires
12. Quiz
Les planètes du système solaire sont au nombre de :
a. 3. b. 4. c. 8.
d. 9.
Réponse : c.
Réponse : Le système solaire comporte huit planètes
qui décrivent des cercles autour du Soleil.
13. Retrouve la planète
À partir de son adresse spatiale, indique à quelle
planète ce courrier est destiné.
Bureau de poste de la Voie Lactée
nce•
ra
016•Pa
r
5ma s2
ris•F
Planète :
Étoile :
N° à partir de l’étoile :
© Édition Belin 2016
Réponse : Mars.
Chapitre 21 • La Terre et le système solaire 95