Le ciel et la terre Inspection académique de l’Isère, stage 202 21 mars 2011 Véronique Pellissier & Alix Géronimi alix.geronimi@ujf-grenoble.fr

Objectifs Développer connaissances enseignants Mettre à disposition des outils et repères pour construire une séquence Introduction Terre-soleil-étoiles Phases de la lune

Extrait Grille pilier 2 socle 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. L’élève est capable de rendre compte de la rotation de la Terre sur elle-même et autour du soleil. (sens et axe de rotation), du mouvement de la Lune autour de la Terre. Il est capable d’expliquer le cycle jour / nuit, la durée du jour et son évolution au cours des saisons en s’appuyant sur les schémas qu’il a produits ou les schémas non légendés qui lui sont fournis. Lumières et ombres. L’élève sait qu’un objet a une ombre s’il est placé entre une source lumineuse et un écran. Il est capable d’expliquer que l’ombre d’un objet varie lorsque la distance source lumineuse / objet est modifiée et qu’un objet peut avoir plusieurs ombres s’il est exposé à plusieurs sources lumineuses. Se reporter aux situations d’évaluation proposées sur Éduscol. Volcans et séismes, les risques pour les sociétés humaines. L’élève est capable de décrire une éruption volcanique en faisant référence au cône volcanique, au cratère, à la cheminée, au magma, aux différents rejets et projections. Il cite les risques qu’elle représente pour la population. 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. L’élève est capable de rendre compte de la rotation de la Terre sur elle-même et autour du soleil. (sens et axe de rotation), du mouvement de la Lune autour de la Terre. Il est capable d’expliquer le cycle jour / nuit, la durée du jour et son évolution au cours des saisons en s’appuyant sur les schémas qu’il a produits ou les schémas non légendés qui lui sont fournis. Lumières et ombres. L’élève sait qu’un objet a une ombre s’il est placé entre une source lumineuse et un écran. Il est capable d’expliquer que l’ombre d’un objet varie lorsque la distance source lumineuse / objet est modifiée et qu’un objet peut avoir plusieurs ombres s’il est exposé à plusieurs sources lumineuses. Se reporter aux situations d’évaluation proposées sur Éduscol. Volcans et séismes, les risques pour les sociétés humaines. L’élève est capable de décrire une éruption volcanique en faisant référence au cône volcanique, au cratère, à la cheminée, au magma, aux différents rejets et projections. Il cite les risques qu’elle représente pour la population. Introduction Terre-soleil-étoiles Phases de la lune

Évaluation diagnostique Tout(e) seul(e) et pour vous, répondez aux questions du questionnaire qui vous est remis. Vous avez 7 minutes. Vous vous posez probablement des questions sur l’astronomie ? Introduction Terre-soleil-étoiles Phases de la lune

Comment expliquer la succession des journées et des nuits ? Hypothèses « classiques » 1 La terre tourne sur elle-même et autour du soleil 2 Le soleil tourne autour de la terre 3 La terre tourne autour du soleil Le jour c’est pour que les enfants jouent … et la nuit c’est pour qu’ils dorment Moins « classique »… une fois, dans une école, un élève ma dit …. La terre tourne sur elle-même sans tourner autour du soleil S’interroger et simuler son hypothèse sur un modèle Introduction Terre-soleil-étoiles Phases de la lune

Comment tester ces hypothèses Modélisation corporelle Un élève dans le rôle du soleil Un élève dans le rôle de la terre Ou Une ronde d’élèves dos à dos dans le rôle de la terre Modélisation avec une maquette terre soleil Une boule de polystyrène mise à la place de la terre Une lampe de poche mise à la place du soleil Une épingle mise à la place du terrien Introduction Terre-soleil-étoiles Phases de la lune

Analyse des modèles (1) Hypothèse 2, modèle corporel : Le soleil tourne autour de la terre Le réel Que fait le réel ? A la place du réel Que fait ce qui remplace le réel ? La terre Le terrien Reste immobile Immobile sur la terre Un élève avec casaque « terre » (variante : ronde dos au centre) Le ou les mêmes élèves Observe s’il perçoit une alternance jour / nuit Le soleil Tourne autour de la terre Élève avec casaque jaune Tourne autour de l’élève « terre » Introduction Terre-soleil-étoiles Phases de la lune

Analyse des modèles (2) Hypothèse 2, modèle épingle-boule-lampe : Le soleil tourne autour de la terre Le réel Que fait le réel ? A la place du réel Que fait ce qui remplace le réel ? La terre Le terrien Reste immobile Immobile sur la terre La boule de polystyrène L’épingle Observe s’il perçoit une alternance jour / nuit Le soleil Tourne autour de la terre La lampe Tourne autour de la boule en polystyrène La terre Le terrien Un extra-terrestre Reste immobile Immobile sur la terre Regarde La boule de polystyrène L’épingle - Observe si le terrien perçoit une alternance jour / nuit Introduction Terre-soleil-étoiles Phases de la lune

Comment représenter l’expérience avec le modèle boule ? Lever du soleil Jour Nuit SOLEIL Coucher du soleil S S Schématisation spontanée Schématisation après débat Schématisation après travail didactique

Quel est le sens de rotation de la terre ? Modèle corporel Modèle épingle-boule-lampe Introduction Terre-soleil-étoiles Phases de la lune

Comment représenter le système solaire à échelle réduite ? (1) Un ballon de hand Ball (15 cm) Soleil Terre Terre-soleil Une tête d’épingle (1,4 mm) Une grande ficelle (15 m) Introduction Terre-soleil-étoiles Phases de la lune

Représenter le système solaire à échelle réduite ? (2) Soleil Terre Terre-soleil Une sphère de 1m de diamètre Une Tête de punaise (10mm de diamètre) Terre Soleil Introduction Terre-soleil-étoiles Phases de la lune

Représenter le système solaire à échelle réduite ? (3) Soleil Terre Terre-soleil Une sphère de 4,4m de diamètre Une balle de ping pong (40 mm de diamètre) Terre Soleil Introduction Terre-soleil-étoiles Phases de la lune

Représenter le système solaire à échelle réduite ? (4) Soleil Terre Terre Soleil Une sphère de 33 m de diamètre Globe gonflable (300 mm de diamètre) Soleil Terre Introduction Terre-soleil-étoiles Phases de la lune

Terre, soleil, planètes, étoiles Dans la cour Simulation distance terre soleil (soleil = ballon de hand-ball) On rapproche terre et soleil pour s’entendre Quand le terrien peut-il voir vénus ? Quand le terrien peut-il voir Jupiter ? Introduction Terre-soleil-étoiles Phases de la lune

Les dimensions du système solaire (1) Astre Distance / soleil (km) Approximation (km) (minutes lumière) Diamètre (km) Approximation (km) Soleil     1 391 000 1 400 000 Mercure 57 940 000 58 000 000 4 990 4 800 Vénus 108 270 000 110 000 000 12 400 12 200 Terre 149 680 000 150 000 000 8’ 12 756 12 750 Mars 228 060 000 230 000 000 6 800 6 700 Jupiter 778 730 000 780 000 000 142 700 143 000 Saturne 1 427 700 000 1 400 000 000 77’ 120 800 122 000 Uranus 2 872 400 000 2 900 000 000 47 100 52 000 Neptune 4 500 800 000 4 500 000 000 44 500 48 000 Pluton 5 914 800 000 4600 Introduction Terre-soleil-étoiles Phases de la lune

Les dimensions du système solaire (2) Astre Distance astre soleil (km) Astre soleil / terre soleil Approximation (km) Diamètre astre / diamètre terre Soleil     1 400 000 109,8 Mercure 58 000 000 0,39 4 800 0,4 Vénus 110 000 000 0,73 12 200 1 Terre 150 000 000 1,00 12 750 Mars 230 000 000 1,53 6 700 0,5 Jupiter 780 000 000 5,20 143 000 11,2 Saturne 1 400 000 000 9,33 122 000 9,6 Uranus 2 900 000 000 19,33 52 000 4,1 Neptune 4 500 000 000 30,00 48 000 3,8 Pluton 5 914 800 000 39,43 4600 Introduction Terre-soleil-étoiles Phases de la lune

Comment évolue la forme de la Lune ? Introduction Terre-soleil-étoiles Phases de la lune

Évolution de l’aspect de la lune en juin 2009 Introduction Terre-soleil-étoiles Phases de la lune

Pourquoi la lune n’a t’elle pas toujours le même aspect ? Utilisation de la maquette simple  point de vue de l’extra-terrestre Utilisation de la maquette simple pour relever le point de vue du terrien Reconstitution des phases de la lune avec le modèle en carton Ronde des phases de la lune.

« Voir » les phases de la lune Technique : Fixer la position de la lune par rapport à la terre et au soleil l’anneau est fixe, la terrienne tourne et observe ce qu’elle voit et quand elle le voit

Bibliographie Rolando, J.M., (2003). L'astronomie à l'école: construire des compétences et des savoirs au cycle 3. Paris : Delagrave. Lacroix, D., (2003).Des ombres, la leur, la mienne. Grand N. 72, 83-104. Grenoble : IREM. Merci à Anne Goube et à Jean-Claude Guillaud pour leurs conseils.

Observer La course apparente du soleil dans le ciel Les variations d’heure de lever et coucher du soleil

Un ensemble de questions Le soleil se lève t’il toujours à la même heure, toujours au même endroit ? A l’automne, les journées conservent-elles toujours la même durée ? Qu’en est-il des autres saisons ? Quelles sont les différentes positions du soleil le matin, à midi et le soir ?

Comment savoir quelle heure il est ailleurs sur terre ? LE SOLEIL Les heures Les villes Changement de date