Le système solaire

Le système solaire
1. Axe : axe du développement personnel (apprentissage)
2. Matière : éveil scientifique
3. Intitulé : le système solaire
4. Cycle : 2
5. Compétence visée : CLE.3.1 Utiliser des repères et des représentations pour se
situer, situer des lieux, se déplacer
6. Compétence(s) sollicitée(s)
Compétences transversales :
Relationnelles :
Se connaître, avoir confiance en soi (Identité)
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Connaître l'autre et ses différences (relation)
S'impliquer dans la vie sociale (engagement)
Instrumentales :
Agir et réagir
Être curieux et se poser des questions
Se donner une stratégie de recherche
Rechercher de l'information
Traiter l'information
Communiquer
Mettre en oeuvre
Relative à la prise de conscience de son fonctionnement :
Compétences relatives à la prise de conscience de son être
Compétences relatives à l'analyse de ses démarches
Compétences disciplinaires :
CLE.3.2. Représenter des espaces.
CLM.3.2. Représenter par divers outils.
7. Matériel
Enseignante
Elèves
Une vidéo de Sid le petit scientifique
Des foulards
Le texte de « Léa découvre l’univers »
Les maquettes des huit planètes
8. Dispositif pédagogique
Étapes
Espace
Durée
Dispositif
1. Léa découvre
l’univers
En U
15 min
Groupe classe
2. Le jeu des
planètes
En cercle
30 min
Par groupe
3. Sid le petit
scientifique
En U
5 min
Groupe classe
4. Les 8 planètes
En rang d’oignon
45 min
Groupe classe
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5. Jeux sur les
planètes
En rang d’oignon
30 min
Individuellement
9. Analyse matière
• Quoi ?
Concepts abordés:
Le système
solaire
Le système solaire correspond à l'ensemble des astres soumis au champ de
gravitation du Soleil.
Ainsi, il comprend des planètes (Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter,
Saturne, Uranus, Neptune par ordre d'éloignement au Soleil) en orbite autour
du Soleil et leurs satellites et anneaux, des planètes naines (Pluton, Éris...), des
astéroïdes, des comètes, des météorites, des grains interplanétaires (comme
ceux présents dans les anneaux de poussière responsable de la lumière
zodiacale).
Une galaxie
Une galaxie est un ensemble d'étoiles, de poussières et de gaz interstellaires
dont la cohésion est assurée par la gravitation. Les galaxies présentent une
grande diversité de taille (entre 2.000 et 500.000 années-lumière de
diamètre) et de forme. Le rayonnement provenant des galaxies permet de
répartir ces dernières en galaxies normales et galaxies actives, parmi lesquelles
se trouvent les quasars. Les regroupements de galaxies que l'on observe dans
l'univers sont appelés amas et superamas.
La galaxie à laquelle appartient le système solaire est la Voie lactée. La grande
galaxie la plus proche de la Voie lactée, Andromède, est située à 2,3 millions
d'années-lumière. Notre galaxie possède toutefois deux petites galaxies
satellites (le grand et le petit Nuages de Magellan) situées respectivement à
environ 150.000 et 200.000 années-lumière.
Voilà moins d’un siècle que l’on est sûr que des objets comme la galaxie
d’Andromède ou M87 sont bien des concentrations d’étoiles similaires à la
Voie lactée, mais n’en faisant pas partie. Confirmant les intuitions de Thomas
Wright et Emmanuel Kant, cette découverte a été faite par Edwin Hubble au
début des années 1920. Plus tard, l’astronome et cosmologiste donna même
une classification des galaxies, censée représenter un schéma évolutif. La
séquence de Hubble n’est plus considérée comme telle aujourd’hui mais on
continue à présenter la classification morphologique des galaxies qu’elle
constitue.
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Elle comporte trois grands types. Il y a les spirales, contenant d’importantes
quantités de gaz et de poussières, avec un disque où l’on trouve de jeunes
étoiles et un bulbe plus ou moins important contenant des vielles étoiles.
Viennent ensuite les elliptiques, principalement constituées de vieilles étoiles et
pauvres en gaz et poussières, qui ont une structure sphéroïdale. Et enfin les
irrégulières, de plus petite taille et riches en jeunes étoiles.
Des nuages de gaz aux étoiles dans les galaxies
Les galaxies spirales comme la Voie lactée sont les plus nombreuses. Elles ont
la forme d'un disque en rotation autour de son centre, le noyau (ou bulbe), très
dense, entouré d'un halo peu dense. Le disque se prolonge fréquemment par
un ou deux bras spiralés composés d'étoiles, de poussières et de gaz.
D'après les théories de la formation stellaire, les étoiles, que l'on compte par
centaines de milliards au sein des galaxies, sont façonnées par la condensation
de nuages moléculaires de gaz. Ce phénomène tend à raréfier ce gaz dans le
milieu interstellaire au cours de l'évolution des galaxies. Le gaz est quasiment
absent dans les galaxies anciennes. Les positions et les trajectoires des étoiles y
dépendent de la classe à laquelle elles appartiennent.
On pense que les elliptiques résultent de la fusion de plusieurs galaxies
spirales suite à des collisions entre galaxies. Il s’agirait donc d’un état avancé
de l’évolution des galaxies, évolution qui a commencé par la formation de
galaxies naines. Pendant les premiers milliards d’années de l’univers
observable, les interactions gravitationnelles et les collisions entre ces galaxies
naines étaient importantes, donnant lieu à la formation de galaxies irrégulières
et de grandes galaxies par fusion.
Lors des collisions avec fusion, des flambées d’étoiles se produisaient,
consommant le gaz interstellaire présent. Dans cette logique, on comprend
bien que les galaxies les plus évoluées soient aussi les plus pauvres en gaz et
poussières, comportant le plus de vieilles étoiles. Ce serait donc bien les
elliptiques. Elles forment environ 20 % des galaxies observées contre 77 %
pour les spirales.
La Voie lactée
Galaxie à laquelle appartient le système solaire.
Hist.Sc. La Voie Lactée était déjà observée par les Anciens qui l'avaient nommée
Galaxie à cause de l'aspect laiteux que présente dans le ciel cette bande de
luminosité faible et irrégulière. Elle a été étudiée par Galilée, qui y distingua de
nombreuses étoiles (1610) et Herschel qui en dressa le profil.
C'est à Hubble que l'on doit d'avoir mis en évidence l'existence d'autres
galaxies (1924).
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La radioastronomie montra en 1951 que notre Galaxie est de type spiral, de
100 000 années-lumière de diamètre, la tranche, épaisse de seulement 1000 à
3000 années-lumière étant seule accessible à l'observation. Le Soleil est situé
dans l'un des bras spiraux.
Le big-bang
Terme inventé dans les années 1950 (au cours d'un programme de la BBC) par
l'astrophysicien anglais Fred Hoyle pour désigner avec ironie le concept
"d'explosion originelle" introduit dans le modèle cosmologique initialement
développé dans les années 1920 par l'astrophysicien belge Georges Lemaître et
le physicien russe Alexander Friedmann.
Dans le modèle de Friedmann et Lemaître, l'Univers ne semble pas avoir
éternellement existé dans le passé et il existe une singularité initiale, qui est
souvent décrite maladroitement comme une sorte d'explosion, ce qui inspira
Hoyle. Mais la prédiction physique importante de cette première version du
modèle est l'existence d'une phase d'expansion de l'Univers, idée qui fut
soutenue dès 1929 par les observations de l'américain Edwin Hubble. Dans les
années 1940, la description physique précise de cette phase d'expansion
débuta réellement, sous l'impulsion de l'américain d'origine russe George
Gamow. Celui-ci prédit théoriquement l'existence d'une phase primordiale
durant laquelle l'Univers était un objet extrêmement dense, chaud et opaque
(prédictions soutenues dès 1965 par l'observation accidentelle du
rayonnement cosmologique de fond par les américains Arno Penzias et Robert
Wilson). C'est pour décrire de manière provocante ce modèle cosmologique
concurrent du sien (le modèle dit "de l'Univers stationnaire") que le terme de
Big-Bang fut introduit par Hoyle.
Alors qu'il ne portait initialement que sur "l'instant 0", le terme Big-Bang est
désormais souvent utilisé pour décrire le modèle cosmologique standard actuel
dans son intégralité. Ainsi, l'expression "modèle standard du Big-Bang" fait
référence à un modèle cosmologique en perpétuelle évolution, mais reposant
sur le modèle de Friedmann-Lemaître-Gamow (auquel on ajoute parfois les
noms des américains Howard Robertson et Arthur Walker) et incorporant
divers autres éléments, telle une phase dite "d'inflation".
Une planète
L'Union Astronomique Internationale (UAI) s'est longuement penchée sur la
définition des planètes lors de sa 26ème assemblée générale qui s'est tenue à
Prague du 14 mai au 25 août 2006. Il devenait en effet urgent que la
nomenclature des objets reflète l'ensemble des corps que les performances des
instruments actuels nous permettent de détecter dans le Système solaire, alors
que celle-ci était restée pratiquement figée depuis l'antiquité, lorsque que le
mot "planète" désignait étymologiquement tout "vagabond" du ciel, c'est-à-dire
les points de lumière qui bougeaient par rapport aux étoiles. En conséquence,
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