Les mouvements de la Terre

Chapitre
22
V Livre de l’élève pp. 296-309
Les mouvements de la Terre
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
Décrire les mouvements de la Terre (rotation sur elle-même et alternance
jour-nuit, autour du Soleil et cycle des saisons).
• Les mouvements de la Terre sur elle-même et autour du Soleil.
V Unité 1 pp. 298-299
Décrire le mouvement de la Terre sur elle-même
V Unité 2 pp. 300-301
Décrire le mouvement de la Terre autour du Soleil
• Représentations géométriques de l’espace et des astres (cercle, sphère).
V Unité 3 pp. 302-303
Représenter l’espace
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 lies au thème (1) sont introduits en 6e.
Il faudra veiller à une cohérence avec la progression des
outils mathématiques. […]
Choix pédagogiques
Ce chapitre étudie d’abord le mouvement de rotation
de la Terre (unité 1), puis son mouvement de révolution autour du Soleil (unité 2). Sont abordées ensuite les
représentations de la Terre et du Monde depuis l’Antiquité (unité 3).
Pour commencer… V p. 296 du livre élève
Des mots. Ce texte est l’occasion de s’arrêter sur un mot
du quotidien : midi. L’élève découvre que cette heure de
la journée et la région appelée le Midi sont liées par une
même origine, le point cardinal Sud. Bien entendu, le
midi dont on parle ici est le midi solaire (instant où le
Soleil culmine précisément en direction du Sud**), qui
ne coïncide pas avec le midi de notre montre (heure
légale), mais cette distinction n’a pas à être soulevée.
Le professeur pourra préciser que dans les pays anglosaxons, les heures sont notées a.m. ou p.m. selon qu’on
parle du matin ou de l’après-midi (a.m. = ante meridiem*** ; p.m. = post meridiem).
Des images. La question autour de la première photo
pourra provoquer des réponses spontanées : « On ne
peut pas patiner sur le lac gelé toute l’année car la glace
aura fondu. » / « On peut patiner seulement en hiver. »,
etc. C’est bien entendu l’existence de variations de
température au cours de l’année (les saisons) qui doit
émerger de la discussion.
Sur la gravure du xviie en bas de page, les élèves pourront reconnaître la Terre et réagir sur la façon dont on
représentait le Monde à l’époque de Ptolémée.
Unités V pp. 298-303 du livre élève
L’unité 1 montre le mouvement de rotation de la Terre.
L’élève, par l’expérimentation, est amené à découvrir le
mouvement qui explique la succession des journées et
des nuits. Les doc. 1 et 2 sont consacrés à l’observation
de l’ombre d’un piquet de deux points de vue différents :
depuis la Terre et depuis un satellite. Dans la légende
du doc. 1, on parle du mouvement apparent du Soleil
(notion déjà évoquée au chapitre 3 p. 42). « Apparent »
ne signifie pas qu’il s’agit d’une illusion, car le Soleil se
déplace effectivement dans le ciel du point de vue de la
fille. Le doc. 3 permet de simuler une séquence journée/
nuit sur la France et de s’approprier définitivement le
mouvement de rotation de la Terre autour de son axe,
ainsi que son sens.
*BO spécial, n° 11, 26 novembre 2015.
** Observation valable dans l’hémisphère Nord. Dans l’hémisphère Sud, au midi solaire, le Soleil culmine en direction du Nord.
*** En latin, meridies signifie « midi ».
96
© Édition Belin 2016
Repères de progressivité*
L’évaluation du socle commun et des compétences travaillées
Codage
[D1.3]
Composante du socle1
[D1.3] Comprendre, s’exprimer
en utilisant les langages
mathématiques, scientifiques
et informatiques
Compétence travaillée2
[D1.3] Exploiter un document
constitué de divers supports
(texte, schéma, graphique, tableau,
algorithme simple)
Place dans le chapitre (livre élève)
V Unité 3 : Ta mission 4 p. 303
V Exercices : 4 p. 306 ; 7 p. 307
[D1.3] Utiliser différents modes de
représentation formalisés (schéma,
dessin, croquis, tableau, graphique,
texte)
[D2]
[D2] Organisation du travail
personnel
[D2] Utiliser les outils
mathématiques adaptés
V Exercices : 6 et 8 p. 307
[D4]
[D4] Démarche scientifique
[D4] Proposer des expériences
simples pour tester une hypothèse
V Unité 1 : J’expérimente p. 298 ;
Ta mission 1 p. 299
V Unité 2 : J’expérimente p. 301
V Exercices : 5 p. 307 ; 9.2.c p. 308
[D4] Interpréter un résultat, en tirer
une conclusion
[D4] Proposer une ou des
hypothèses pour répondre à 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 2 : Ta mission 5 p. 301
V Unité 3 : Ta mission 3 p. 303
[D5] Replacer des évolutions scientifiques et technologiques dans un
contexte historique, géographique,
économique et culturel
1. JO du 2 avril 2015.
2. BO spécial n° 11, 26 novembre 2015
L’élève mobilisera la compétence « Proposer, avec
l’aide du professeur, une démarche pour résoudre un
problème ou répondre à une question de nature scientifique ou technologique ».
L’unité 2 décrit le mouvement de révolution de la Terre.
Le cycle des saisons est abordé par les changements
observés au cours d’une année (variations de la durée de
la journée et de la température). Dans « J’expérimente »
du doc. 3, on propose à l’élève de constater qu’une Terre
« verticale » offre un éclairement égal à chaque hémisphère, contrairement à une Terre « inclinée ». La modélisation du doc. 4 explique les variations de température
ressentie au sol selon l’inclinaison des rayons solaires.
© Édition Belin 2016
L’unité 3 expose les différentes représentations de la
Terre et du Monde de l’Antiquité à nos jours. Le passage
du géocentrisme à l’héliocentrisme en est le point charnière.
Quelques conseils pratiques
Unité 1
Matériel : 1 Terre en mousse (par exemple sur www.
oxybul.com, 3,50 € l’unité, ou faire une requête avec
les mots-clés « balle antistress mousse planète Terre »),
1 épingle à tête, 1 lampe 3,5 V-200 mA sur support,
1 générateur, 1 bouchon en plastique (qui servira de
support à la Terre en mousse).
• La Terre en mousse (diamètre 7,5 cm) présente les
avantages d’être réaliste, esthétique et pratique (on peut
planter une épingle sans l’endommager). Les éléments
importants comme l’équateur, les méridiens et les pôles
apparaissent nettement.
• La lampe 3,5 V-200 mA utilisée dans les doc. 2 et 3
suffit pour travailler sur l’ombre de l’épingle. Si l’expérience est faite au bureau, privilégier la lumière d’un
projecteur diapositives.
Unité 2
Matériel : 1 Terre en mousse, 1 source de lumière, 1 lampe
de bureau, 1 thermomètre infrarouge, 1 carré de papier
noir (type Canson).
• Placer l’ampoule de la lampe à la même distance du
carré noir dans les cas 1 et 2 (doc. 4).
• Des écarts de température parfois significatifs peuvent
apparaître avec deux lampes de bureau de même
modèle et inclinées de la même façon.
Chapitre 22 • Les mouvements de la Terre 97
Unité 3
Liens vers quelques épisodes d’expéditions spatiales du
xxe siècle :
– Youri Gagarine, premier humain dans l’espace :
www.ina.fr/video/CPD12002828/mysteres-darchives-1961-gagarine-premier-homme-dans-lespace-video.html
– Lancement du premier satellite français en 1965 :
www.ina.fr/video/CAB95064698/asterix-1ersatellite-video.html
– Décollage de la fusée Saturn V avec l’équipage de la
mission Apollo XIII (1970) :
www.ina.fr/video/CAF97004223/lancement-dapollo-xiii-depuis-cape-canaveral-video.html
Bibliographie pour le professeur
• Pierre Causeret et Liliane Sarrazin, Les saisons et les
mouvements de la Terre, Belin, 2001.
• Enrico Bellone, Galilée, le découvreur du monde, Belin,
2003.
Corrigés des Missions
Unité 1 V pp. 298-299 du livre élève
1. Doc. 1 et 2 Le déplacement de l’ombre du piquet s’explique par le mouvement de rotation de la Terre autour
de son axe.
Autre réponse possible : le déplacement de l’ombre s’explique par le mouvement apparent du Soleil dans le ciel.
2. Doc. 3 L’axe de rotation de la Terre passe par les pôles
Nord et Sud.
3. Doc. 3 Un observateur placé en France peut voir
le Soleil dans les situations « journée en France » et
« coucher de Soleil sur la France ».
4. Conclusion La succession des journées et des nuits
s’explique par le mouvement de rotation de la Terre.
Depuis la Terre, on observe le Soleil se lever, monter
dans le ciel et se coucher : c’est le mouvement apparent
du Soleil.
98
Unité 2 V pp. 300-301 du livre élève
1. Doc. 1 et 2 On peut citer qu’au cours d’une année : la
durée de la journée varie, la température moyenne varie,
le Soleil culmine à des hauteurs différentes.
2. Doc. 3 En été, les rayons qui atteignent la Terre sont
peu inclinés, alors qu’ils sont plus rasants en hiver.
3. Doc. 4 En hiver, les rayons sont très inclinés et
apportent moins d’énergie au sol : il fait plus froid. C’est
l’inverse en été.
NB : dans le manuel élève, la question est « […] pour
expliquer pourquoi il fait plus chaud en été qu’en hiver. »
4. Doc. 3 et 4 Quand les rayons sont très inclinés pour
l’hémisphère Nord (c’est l’hiver), ils sont peu inclinés
dans l’hémisphère Sud (c’est l’été). Il y a donc inversion
des saisons entre les deux hémisphères.
5. Conclusion L’inclinaison de l’axe de rotation de la
Terre par rapport au plan de l’écliptique est à l’origine
des saisons. Celles-ci se répètent dans le même ordre en
raison du mouvement de révolution de la Terre autour
du Soleil.
Unité 3 V pp. 302-303 du livre élève
1. L’idée d’une Terre sphérique a été proposée au
ve siècle av. J.-C.
2. La Terre est au centre du modèle de Ptolémée.
3. Le modèle héliocentrique a fini par s’imposer au
xviie siècle.
4. Les moyens d’observation actuels, comme les satellites ou les sondes, ont permis de réaliser d’immenses
progrès dans la connaissance de la Terre et du système
solaire.
5. La Terre a d’abord été imaginée plate, avant que la
forme sphérique soit adoptée. La représentation du
système solaire a d’abord été géocentrique avant que le
modèle héliocentrique s’impose définitivement.
Corrigés des exercices
J’utilise mes compétences
4.
Sens de parcours
Soleil
Est
Ouest
5. La Terre tourne autour de son axe, donc l’ombre de la
tige change de position au cours de la journée.
Autre réponse possible : Le Soleil se déplace dans le ciel,
donc l’ombre de la tige change […].
© Édition Belin 2016
• Le choix du Canson noir est fait en raison de sa meilleure absorption de l’énergie thermique.
• Le logiciel « Gravity and orbits » résume les mouvements de rotation et révolution :
https://phet.colorado.edu/en/simulation/legacy/
gravity-and-orbits
• Une vidéo du réseau Canopé sur ce thème :
www.reseau-canope.fr/lesfondamentaux/discipline/
sciences/le-ciel-et-la-terre/les-saisons-et-larotation-de-la-terre-autour-du-soleil/la-revolutionde-la-terre-autour-du-soleil.html
6. La Terre décrit un angle de 360° en 1 tour, soit en 24
heures.
120° = 360° : 3
:3
Angle décrit par la Terre
360°
120°
Durée écoulée
24 h
24 : 3 = 8 h
:3
Inès a dormi pendant 8 heures.
NB :
– Le recours à un tableau doit être proposé chaque fois
que possible dans une situation de proportionnalité.
– La méthode proposée mobilise une propriété de linéarité (ici en divisant par 3), mais l’élève est libre de choisir
une autre stratégie, comme le passage à l’unité.
– la méthode dite du « produit en croix » ne sera abordée
qu’au cycle 4.
c. Izïa observe que pour la ville du Cap, l’indice UV est
minimal en juillet, alors qu’il est maximal à Paris. Les
saisons de Paris et du Cap sont inversées : la ville du Cap
est dans l’hémisphère Sud.
L’hypothèse est vérifiée en consultant un atlas : la ville
du Cap est située en Afrique du Sud.
3. a. L’orbite de la Terre est (considérée comme) un
cercle et tout point d’un cercle est situé à même distance
du centre : la distance Terre-Soleil ne change donc pas
au cours de l’année.
b. Distance entre le pôle Nord et l’équateur : 40 000 : 4 = 10 000 km.
Distance entre Paris et le pôle Nord :
10 000 : 2 = 5 000 km.
10. Jules doit réaliser le schéma suivant :
Pôle Nord
7. Au solstice d’été en juin, c’est l’été pour l’hémisphère
Nord.
NB : une version imprimable du schéma à compléter est
disponible sur le site : https://education.editions-belin.
com/sciences-et-technologie-6e
Plan de l’écliptique
Pôle Nord
Équateur
Équateur
Rayons solaires
Axe des pôles
Plan de l’écliptique
Position de la Terre au solstice d’hiver (le 21 décembre)
Jules observe que le pôle Nord n’est pas éclairé.
Rayons solaires
Axe des pôles
Exercices complémentaires
© Édition Belin 2016
8. a. Longueur du cercle C = × diamètre
3,14 × 12 800 = 40 192, soit 40 000 km environ.
NB : la formule de la longueur d’un cercle est précisément abordée au cycle 3 en mathématiques.
b. La distance du pôle Nord à l’équateur correspond au
quart de la longueur du cercle C : 40 000 : 4 = 10 000 km.
La valeur indiquée sur le panneau du doc. 2 (10 002 km)
est donc correcte.
11. Qui a gagné au grattage ?
Mehdi, Léa et Maxime ont chacun eu des tickets de
jeu à gratter. Un ticket est gagnant s’il comporte trois
cases équivalentes.
L’un d’eux a-t-il un ticket gagnant ?
Ticket de Maxime :
Saison
Saison
où l’énergie
où l’énergie
Saison
Saison
où lesoù
rayons
les rayons
9. 1. a. Les mesures d’indice UV ont été réalisées la
reçuereçue
par lepar
Soleil
le Soleil
sont les
sont
moins
les moins
journée (la nuit, il n’y a pas de soleil…).
est maximale
est maximale
inclinés
inclinés
b. La Terre effectue un tour sur elle-même en 24 h.
c. La rotation de la Terre s’effectue autour de l’axe des
pôles.
Saison où l’énergie
Saison où les rayons
Printemps
reçue
le Soleilen été, aux mois de
sont les moins
2. a. À Paris, l’indice UV
estpar
maximal
est maximale
inclinés
juin et juillet.
1 tour1 tour
360° 360°
b. En été, les rayons solaires sont peu inclinés et il fait
donc plus chaud.
1 tour
360°
Chapitre
22 • de
Leslamouvements
de la Terre 99
Rotation
Terre
DuréeDurée
d’uned’une
sur elle-même
en 24 h
Ro
Saison
où l’énergie
Saison
où l’énergie
le Soleil
reçuereçue
par lepar
Soleil
est maximale
est maximale
Saison
les rayons
Saison
où lesoùrayons
les moins
sont sont
les moins
inclinés
inclinés
12. La Terre vue du pôle Nord
Ticket de Léa :
Saison où les rayons
sont les moins Saison où l’énergie Printemps Saison où les rayons
où l’énergie
Saison où les rayons
inclinésSaison
le Soleil
sont
les moins
reçuereçue
par
lepar
Soleil
sont 360°
les moins
1 tour
360°
1 tour
est maximale
inclinés
est maximale
inclinés
Saison où les rayons
Rotation de la Terre
sont 360°
les moins
surPrintemps
elle-même
inclinés
en 24 h
1 tour
Durée
d’une
1 tour
360°360°
Durée
d’une
1 année
révolution
la Terre
1 année
révolution
de lade
Terre
autour
du Soleil
autour
du Soleil
Ticket de Mehdi :
Rotation de la Terre
sur elle-même
en 24
h
365
jours
Durée
d’une
Durée d’une
1 année
révolution
la Terre
1 année
révolution
de lade
Terre
autour
du Soleil
autour
du Soleil
360°
1 année
1 année
Printemps
Printemps
365 jours
T
Rotation
la Terre
Rotation
de lade
Terre
sur elle-même
sur elle-même
365
jours
en
h
36524
jours
en
h 24
a. Reproduis ce schéma et ajoute les légendes : journée,
nuit.
b. Indique de quel côté se trouve le Soleil.
c. Quelle heure est-il approximativement pour Théo
(T) ?
365 jours
365 jours
d. Indique sur ton schéma où Théo se trouvera 12 h plus
tard.
Réponses
a. Journée à droite, nuit à gauche.
b. Du côté « journée ».
c. Environ midi
d. Au point diamétralement opposé au point T sur le
schéma.
© Édition Belin 2016
Réponse : Léa et Mehdi ont chacun un ticket gagnant.
Pôle Nord
Rotation
la Terre
Rotation
de lade
Terre
surPrintemps
elle-même
surPrintemps
elle-même
en 24en
h 24 h
100