Comètes − Astéroïdes − Etoiles filantes

Comètes − Astéroïdes − Etoiles filantes −
Météorites
But
Permettre aux élèves de découvrir la nature physique de ces notions par des activités de
recherches.
Test de conceptions
Oralement − graphiquement: qu’est qu’une comète, une étoile filante, une météorite ?
Où les trouve−on ? D’où viennent−elles ? Quelles sont leurs tailles ?
Activités spécifiques
I) Modèle d’une comète
But
Les photographies de comètes ne permettent pas de se faire une idée de la taille de leur queue
comparativement à celle de leur chevelure ou de leur noyau. Cette activité permet aux élèves
de discuter des comètes, d’acquérir le vocabulaire qui leur est associé, et de prendre
conscience des tailles relatives des différentes composantes de ces objets. Finalement, on met
l’accent sur la relation qu’il y a entre les comètes et les étoiles filantes.
Bon à savoir
Une comète est un « iceberg poussiéreux » qui voyage autour du Soleil à des vitesses qui
peuvent être aussi grandes que le million de kilomètres à l’heure. Une comète est non
seulement composée de glace d’eau, mais aussi de gaz gelés comme l’ammoniac et le
méthane.
La plupart des comètes se trouvent toujours à de grandes distances du Soleil et ne sont que
des solides complètement gelés. Cependant, un certain nombre d’entre elles se rapprochent
périodiquement de l’astre du jour. Lorsqu’une de ces comètes approche de l’orbite de Jupiter
(à quelques 800 millions de kilomètres du Soleil) elle commence à sublimer (passer
directement de l’état solide à l’état gazeux) sous l’effet de la chaleur solaire. Un nuage de gaz
et de poussières se forme autour du noyau solide de la comète. Ce nuage est appelé la
chevelure. Sa taille est généralement plus importante que celle de la Terre et peut atteindre
800’000 kilomètres de diamètre. Lorsque la comète atteint l’orbite de Mars (à environ 230
millions de kilomètres du Soleil) les gaz et la poussière de la chevelure sont “soufflés” à
l’opposé de notre étoile par le vent solaire (composé de particules, essentiellement des protons
et des électrons, se déplaçant à des vitesses de l’ordre de 900 km/s). Une longue queue se
forme, qui peut atteindre une longueur de 100 millions de kilomètres.

Matériel
Boules de coton.
Papier crêpe ou ficelle, laine.
Colle.
Papier de couleur.
Punaises.
Procédure
L’échelle utilisée pour cette activité est:
1 cm = 100’000 km.
Les élèves collent du coton, afin d’en faire une boule d’un diamètre d’environ 5 cm (la
chevelure), au centre de la feuille colorée. Ils coupent alors 10 à 15 bandes de papier crêpe
d’une longueur de 4 à 5 m. Ils punaisent la feuille colorée (avec la chevelure) à une extrémité
d’un mur de la classe. Ils rassemblent une des extrémités des bandes de papier crêpe et la
fixent à côté de la chevelure. Ils déploient alors la queue (les bandes de papier) le long du mur
et en fixent l’autre extrémité de façon à rendre le modèle cométaire réaliste (on prendra soin
de faire apparaître des vagues et des nœuds dans la queue). Finalement les élèves identifient
les différentes parties de la comètes et les notent.
Discussion − extension
Quelle serait la taille de la Terre dans ce modèle ? Du système Terre − Lune ?
De quoi est composée la queue d’une comète ?
Que deviennent ces matériaux ?

II) Le mouvement des comètes
But
Visualiser le mouvement d’une comète autour du Soleil, le changement d’orientation de sa
queue, ainsi que son apparition et sa disparition.
Bon à savoir
La même chose que pour l’activité “ Modèle d’une comète”.
Matériel
Les deux feuilles annexées.
Procédure
Les élèves découpent les 18 dessins se trouvant sur les deux pages annexées. Ils les
superposent dans l’ordre (avec l’image 1 au sommet de la pile). Puis ils les font défiler
rapidement pour simuler un mouvement continu. Ils doivent identifier au moins trois
caractéristiques concernant les comètes.
Discussion − Extension
On part des caractéristiques relevées par les élèves et on tente de les expliquer.
Pourquoi la queue n’est pas toujours présente ? Quand apparaît−elle ? Quand disparaît−elle ?
Comment est−elle dirigée par rapport au Soleil ? Pourquoi ?
Est−ce que la comète voyage toujours à la même vitesse ? Si non, quelles sont les
modifications de la vitesse ? Pourquoi ?
Analyse de l’ancien billet de 10 francs (reproduction en annexe). Est−il exact ? Pourquoi ?

III) Le système solaire interne: la place des astéroïdes −
météorites
But
Pour prendre conscience de la place et de l’importance de la Terre par rapport aux astéroïdes
et aux météorites il est important de connaître la configuration du système solaire interne,
incluant les tailles relatives de ses divers composants et des distances qui les séparent. La
plupart des cartes du système solaire montrent les orbites planétaires avec une échelle
différente de celle des planètes elles−mêmes. Les élèves en tirent une fausse impression et ont
de la peine à imaginer la petitesse des planètes comparativement aux distances qui les
séparent et combien la Terre est une cible de petite taille pour les météorites.
Bon à savoir
On pense que la plupart des météorites sont des fragments d’astéroïdes, qui sont eux−mêmes
des petites “planètes” ou des corps de glaces et/ou de roches orbitant autour du Soleil. Le plus
grand astéroïde connu est Cérès (940 km de diamètre). Il est néanmoins beaucoup plus petit
que la Lune (3500 km de diamètre). Cérès fut le premier astéroïde découvert (en 1801) et,
depuis, quelques 6000 autres ont été découverts. Les astéroïdes sont si petits que les
télescopes ne peuvent les voir que comme des points lumineux. Récemment, la sonde
interplanétaire Galileo passa à côté des astéroïdes Gaspra et Ida et nous en envoya des
images. Tout deux sont des corps rocheux, irréguliers, apparement brisés et ayant depuis subi
des impacts.
Grâce à la lumière solaire que les astéroïdes réfléchissent, nous savons que la plupart d’entre
eux sont des mélanges de métaux et de silicates.
La majorité des astéroïdes orbitent dans une “ceinture” comprise entre 2.2 et 3.2 fois la
distance moyenne de la Terre au Soleil (150 millions de km). Leurs orbites sont des ellipses,
qui les amènent plus ou moins proche du Soleil. Seul un petit nombre d’astéroïdes ont des
orbites les amenant proche de la Terre. On pense que ce sont eux qui sont à l’origine de
quelques météorites.
Un astéroïde qui croise l’orbite terrestre peut entrer en collision avec notre planète et y causer
des dommages importants. On connaît aujourd’hui près de 200 de ces objets et on estime que
20 à 40 % d’entre eux entreront en collision avec la Terre dans le prochain million d’années.
Nous ne connaissons pas, à l’heure actuelle, d’astéroïde qui pourrait entrer en collision avec
notre planète dans les 200 prochaines années. Si un tel événement devait survenir nous le
saurions probablement plusieurs années à l’avance et les élèves vont pouvoir constater avec le
modèle du système solaire qui leur est proposer de réaliser que la Terre est réellement une
petite cible. Mais quand il y a un million de projectiles, sur un temps suffisamment long, la
probabilité d’un impact devient très grande.
Pour découvrir de nouveaux astéroïdes les astronomes photographient le ciel nocturne et
recherchent des “étoiles” qui se déplacent par rapport aux étoiles réelles. Une photographie
longue pose, avec une compensation du mouvement de rotation de la Terre, fait apparaître les
étoiles comme des points et les astéroïdes comme des traînées, à cause de leur mouvement
propre important. Pour connaître l’orbite d’un astéroïde il n’est pas nécessaire de le suivre tout
au long de sa révolution autour du Soleil. La connaissance de sa position à quelques instants
différents répartis sur plusieurs semaines, ou mois, est suffisante.

Matériel
A]
Cartons de 60 cm x 60 cm.
Papier à dessin blanc de 60 cm x 60 cm.
Punaises (hautes).
Crayons, stylos.
Ficelle.
Ciseaux.
B]
Carton de 1.2 m x 1.2 m.
Punaises (hautes).
Crayons de couleur.
Ficelle.
Ciseaux.
Règles millimétriques.
Rapporteurs.
Pâte à modeler (jaune).
Procédures
A] Dessiner des cercles et des ellipses.
But: Les élèves vont dessiner des cercles et des ellipses pour illustrer les formes
fondamentales des orbites dans le système solaire. Il vont aussi définir une orbite elliptique à
partir de la connaissance de trois de ses points.
Activité:
On prépare des morceaux de ficelle d’une longueur de 40 cm, que l’on referme en boucles.
On pose le papier à dessin sur les cartons.
1) Les élèves plantent UNE punaise au centre de leur feuille blanche. Il passe la ficelle autour
de la punaise et la tende avec le crayon. En maintenant la ficelle tendue ils tracent la forme
géométrique obtenue en tournant autour de la punaise.
2) Les élèves plantent DEUX punaises, séparées par 10 − 15 cm, dans une nouvelle feuille.
Ils placent la ficelle autour des DEUX punaises et tracent la figure géométrique obtenue en
tournant autour des punaises.
On discute les résultats. On introduit le vocabulaire (rond, cercle, ovale, ellipse). Quels sont
les différences entre les cercles et les ellipses ? Quelle est la forme dessinée lorsque les deux
punaises sont l’une à côté de l’autre ? On fait remarquer que les orbites des astéroïdes sont des
ellipses et non des cercles. Que le Soleil est à la place de l’une des punaises. On rappelle aussi
que les astronomes peuvent reconstituer l’orbite d’un astéroïde à partir de trois de ses points.
Dans l’activité suivante on formera deux groupes (ou plusieurs fois deux groupes). Le
premier va dessiner une ellipse et le second va travailler comme les astronomes. Il va tenter
de reconstruire l’ellipse originale à partir de trois de ses points.