Mathématiques et Espace

Atelier disciplinaire
AD 5
Mathématiques et Espace
Anne-Cécile DHERS, Education Nationale (mathématiques)
Peggy THILLET, Education Nationale (mathématiques)
Yann BARSAMIAN, Education Nationale (mathématiques)
Olivier BONNETON, Sciences - U (mathématiques)

Cahier d'activités
Activité 1 : L'HORIZON TERRESTRE ET SPATIAL
Activité 2 : DENOMBREMENT D'ETOILES DANS LE CIEL ET L'UNIVERS
Activité 3 : D'HIPPARCOS A BENFORD
Activité 4 : OBSERVATION STATISTIQUE DES CRATERES LUNAIRES
Activité 5 : DIAMETRE DES CRATERES D'IMPACT
Activité 6 : LOI DE TITIUS-BODE
Activité 7 : MODELISER UNE CONSTELLATION EN 3D
Crédits photo : NASA / CNES

L'HORIZON TERRESTRE ET SPATIAL (3 ème / 2 nde )
__________________________________________________
OBJECTIF : Détermination de la ligne d'horizon à une altitude donnée.
COMPETENCES : ● Utilisation du théorème de Pythagore
● Utilisation de Google Earth pour évaluer des distances à vol d'oiseau
● Recherche personnelle de données
REALISATION : Il s'agit ici de mettre en application le théorème de Pythagore mais avec
une vision terrestre dans un premier temps suite à un questionnement de l'élève puis dans un
second temps de réutiliser la même démarche dans le cadre spatial de la visibilité d'un satellite.
Fiche élève
____________________________________________________________________________
1. Victor Hugo a écrit dans Les Châtiments : "Les horizons aux horizons succèdent […] : on avance
toujours, on n’arrive jamais ". Face à la mer, vous voyez l'horizon à perte de vue. Mais "est-ce loin,
l'horizon ?". D'après toi, jusqu'à quelle distance peux-tu voir si le temps est clair ?
Réponse 1 :
" Sans instrument, je peux voir jusqu'à .................. km "
Réponse 2 :
" Avec une paire de jumelles, je peux voir jusqu'à ............... km "
2. Nous allons maintenant calculer à l'aide du théorème de Pythagore la ligne d'horizon pour une
hauteur H donnée. Pour cela, on estimera que la hauteur H est de 1 m 65 (hauteur moyenne d'un
lycéen).
Recherchez la donnée manquante dans le schéma de la page suivante : .............................................

Nous pouvons appliquer le théorème de Pythagore dans le triangle rectangle OAB :
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
Vérifiez que vous arrivez bien à la relation suivante : HORIZON = AB = 
Réalisez maintenant l'application numérique et complétez :
" Sur la plage, ma ligne d'horizon se trouve à .................. km "
Vous pouvez comparer maintenant ce résultat à votre réponse donnée en 1.
3. Une parie de jumelles est un instrument optique ayant pour rôle de réaliser un grossissement d'un
objet vu sans instrument. Quelle remarque pouvez-vous formuler ?
......................................................................................................................................................................
Conclure sur la distance vue à l'aide d'un instrument d'optique comme une paire de jumelles ou encore
un télescope.
......................................................................................................................................................................
4. Utilise maintenant la formule dans le cas où tu te trouves au sommet de la Tour Eiffel. Jusqu'à quelle
distance peux-tu voir ?
Réponse : ...................................................................................................................................................

Dessine la zone de visibilité sur le plan suivant :
Echelle : 20 km
Peut-on voir si les conditions atmosphériques sont parfaites : ● la ville de Meaux ? .........
● la forêt de Fontainebleau ? ..........
● la ville de Beauvais ? ..........
● la cathédrale de Chartres ? ..........
5. Le raisonnement et la formule restent les mêmes quelle que soit l'altitude :
● Déterminer la ligne d'horizon pour un avion volant à 10 000 km au dessus de la mer : .................
● Déterminer la ligne d'horizon pour la station internationale (International Space Station ou ISS en
anglais ) : .................
altitude ISS = ..........