Le ciel et la Terre Astronomie au Cycle III Le ciel et la Terre Le mouvement de la Terre (et des planètes) autour du Soleil, la rotation de la Terre sur elle- même ; la durée du jour et son changement au cours des saisons. Le mouvement de la Lune autour de la Terre. Lumières et ombres.

L'ordre du programme ne peut être suivi tel quel La première notion à construire est la propagation rectiligne de la lumière Ensuite les mouvements de la Terre, de la Lune et des planètes ne peuvent être déduits que d'observations faites de jour (Soleil, Lune) ou de nuit (planètes, étoiles, Lune) ou d'utilisations de documents (calendriers, cartes du ciel)

2 problématiques : Qu'est- ce qui bouge, le Soleil ou la Terre ? Quelle est la place de la Terre dans l'Univers ? (planètes, étoiles et au delà...)

Qu'est- ce qui bouge, le Soleil ou la Terre ? Idées initiales en général peu certaines...

Cela revient à se poser la question : comment expliquer l'alternance jour/nuit, le déplacement du soleil dans le ciel ? Matin ou soir ?

Conceptions d'élève

Avant tout, pouvoir décrire correctement les phénomènes quotidiens : - Durée jour/nuit (idée fréquente chez les enfants : les jours rallongent en été, raccourcissent en hiver) - Mouvement apparent du Soleil - Forme variable de la Lune - Mouvement de la voûte étoilée - Repérage des planètes dans le ciel, et prise de conscience de leur mouvement IO

Des simulations sur ordinateur sont possibles pour compléter ou généraliser (ici logiciel STELLARIUM)

Durée jour/nuit : à partir de calendriers

Mouvement apparent du Soleil en France : résultats

Observation du déplacement de l'ombre d'un gnomon

Les caractéristiques du mouvement selon les 4 dates clés (solstices-équinoxes)

Interprétation de ce phénomène : modélisation avec une maquette

La figurine permet à l'élève la transposition des phénomènes perçus à leur explication (Ici un observateur situé en France regardant vers le Sud)

Autre possibilité, exigeant moins de décentration Reconstituer le déplacement de l'ombre d'un piquet vertical

Solstice d'été Équinoxe Solstice d'hiver

Traces montrant le sens de rotation de la Terre, trouvé après manipulations et justifications : mais ceci n'est pas une preuve de la rotation de la Terre,

IO

En effet : ces 3 solutions sont possibles

Des documents de l'histoire des sciences viennent alors en appui

La même démarche sera mise en œuvre pour les mouvements de la Lune - observation des phases, repérage des formes, durée (éventuellement avec le calendrier, mais l'observation directe est préférable) - puis utilisation de maquette (Terre-Lune-Soleil pour découvrir le mouvement de la Lune autour de la Terre

Quelle est la place de la Terre dans l'Univers ?

Cette maquette permet de comprendre pourquoi, vus depuis la Terre, planètes, Soleil et Lune décrivent des mouvements selon une ligne

Ou de comprendre pourquoi Mercure est toujours visible à proximité du Soleil (ce qui rend son observation délicate)

Les orbites sont quasi circulaires

Vue en perspective, elles paraissent elliptiques

Faux ! Des représentations parfois ambiguës..

Si on veut aller plus loin, un travail sur les étoiles et la place de la Terre dans l'immensité de l'Univers est envisageable ; l'intérêt des élèves est réel même si les difficultés de représentations vont être rencontrées

Une carte du ciel

Le mouvement des étoiles est une conséquence du mouvement de la Terre

Comprendre la caractère arbitraire des constellations

Une maquette pour comprendre que les étoiles d'une constellation sont en réalité à des distances différentes

Ce qui engendre des alignements bien connus

Des recherches documentaires pour structurer et alimenter la curiosité des élèves (Boite à questions, affiches)