Le système solaire - Développement durable, sciences et technologie

Le système solaire
Extrait du Développement durable, sciences et technologie
http://edd-st-76.spip.ac-rouen.fr/spip.php?article26
Le système solaire
- Les ressources - Pour la classe - Ciel, Terre et Univers -
Date de mise en ligne : mardi 9 octobre 2012
Description :
Comment construire une maquette du système solaire.
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Le système solaire
La maquette du système solaire
Mobilisation des connaissances des stagiaires :
Prenons comme référence le globe terrestre classique qu'on trouve dans les classes (diamètre de 30 cm). Quelle
est la taille relative de la Lune et à quelle distance de la Terre doit-on la placer ?
Les stagiaires donnent des tailles allant de 5 à 20 cm et situent la Lune à une distance variant de 10 cm à 3 m.
Le tableau suivant est distribué... et les calculatrices "chauffent".
Distance moyenne au Soleil
106 km
unité astronomique Période de révolution autour du Soleil
années
Diamètre équatorial
km
Diamètre équatorial
Terre = 1
Mercure 57.9 0.39 0.24 4878 0.38
Vénus 108.2 0.72 0.62 12104 0.95
Terre 149.6 1 1 12756 1
Mars 227.9 1.52 1.88 6796 0.53
Jupiter 778.3 5.2 11.86 142796 11.27
Saturne 1429.4 9.55 29.46 120660 9.44
Uranus 2875 19.22 84.01 51120 4.01
Neptune 4504.3 30.11 164.79 49520 3.88
Pluton 5900 39.45 248.43 2280 0.18
Lune à 380 000 km de la Terre 3476
La bonne réponse est : la Lune aura un diamètre de 9 cm environ et il faudra la placer à 9 m.
Seconde question : Et le Soleil dans cette maquette, quelle est sa taille et où le place-t-on ?
Les stagiaires le placent à une distance variant entre 100 m et 1000 km !
Il faut placer un Soleil de 33 m de diamètre à une distance d'environ 3.5 km.
Ceux qui se contentent d'étudier le système Terre-Lune-Soleil se satisferont de cette première maquette.
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Le système solaire
Puis grace au tableau précédent, on va pouvoir construire une maquette du système solaire.
Si le système solaire est le sujet le plus abordé du programme d'astronomie à l'école élémentaire, il est habituel de
voir qu'on utilise une échelle pour représenter les distances relatives des planètes et une autre échelle pour les tailles
relatives des planètes. Cet état de fait n'est pas sans poser de gros problèmes de représentation aux élèves qui
subissent en plus l'influence des films de science-fiction qui montrent des planètes trop proches les unes des autres.
Il est courant d'entendre les enseignants stagiaires dire que ce n'est pas possible.
On peut et on doit impérativement modéliser le système solaire avec une seule échelle. L'un des intérêts de l'activité
est de chercher par tâtonnement avec les élèves quelle peut être cette échelle. L'utilisation des grands nombres et de
la calculatrice trouve là tout son sens.
Sachant que la consigne formelle est de bâtir une maquette réalisable avec des matériaux faciles à se procurer et
que les "planètes" doivent pouvoir être installées dans l'environnement proche, nous sommes arrivés à la solution
suivante (les mesures obtenues sont bien sûr approximatives mais elles donnent des références "parlantes").
Diamètre Matériaux utilisés Distance au "Soleil"
Soleil 55 cm un vieux ballon-sauteur
Mercure 2 mm une aiguille à tête ronde 20 m
Vénus 5 mm une perle de collier 45 m
Terre 5 mm une perle de collier 60 m
Mars 3 mm un plomb de pêche 135 m
Jupiter 6 cm une boule de polystyrène 300 m
Saturne 5 cm une boule de polystyrène 550 m
Uranus 2 cm une boule de cotillon ou une grosse perle de collier 1100 m
Neptune 2 cm une boule de cotillon ou une grosse perle de collier 1700 m
Pluton 1 mm une aiguille à tête (la planète est représentée par la tête de l'aiguille) 2400 m
Chaque planète sera peinte selon sa couleur dominante ; gris pour Mercure et Pluton (?), bleu et blanc pour Vénus,
Terre, Neptune, rouge pour Mars, bleu-vert pour Uranus. On pourra peindre les bandes blanches et ocres de Saturne
et Jupiter, y dessiner la grande tâche rouge de Jupiter. Ce travail de peinture sera mené après recherches
documentaires.
Les anneaux de Saturne pourront être représentés dans du rhodoïd en couronne avec un rayon intérieur de 2.5 cm et
un rayon extérieur de 5.5 cm. Les principaux anneaux pourront être symbolisés par des cercles concentriques tracés
au feutre noir avec respectivement 2.9 cm, 3.6 cm, 3.7 cm, 4.7 cm, 4.8 cm et 5.5 cm.
Chaque boule ou perle sera fixée sur un fil électrique rigide de quelques centimètres. L'autre extrémité de ce fil
électrique sera collée sur un carré de bois afin de faciliter les manipulations ultérieures.
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Eventuellement, chaque maquette pourra être accompagnée d'un fiche d'identité écrite sur un carton.
Les trois premières planètes voire Mars pourront être installées dans la cour de l'école. L'installation du reste du
système solaire sera l'occasion d'une sortie ou la recherche sur carte ou plan de la distance adéquate.
Ainsi les élèves auront une idée plus juste des dimensions du système solaire qui est surtout "constitué...de vide !"
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