Les mouvements de la Terre

Discipline
Sciences et technologie
Niveaux
CM2.
Auteur
F. COURTEVILLE
Objectif
- Décrire les mouvements de la Terre (rotation sur elle-même et alternance jour-nuit, autour du Soleil et cycle des saisons).
- Connaître les mouvements de la Terre sur elle-même et autour du Soleil.
Relation avec les programmes
Cette séquence n'est pas associée aux programmes.
Dates
Créée le 10 septembre 2017
Modifiée le 10 septembre 2017
Statistiques
302 téléchargements
6 coups de coeur
Licence
CC-BY-NC-SALicence Creative Commons : Paternité - Pas d'utilisation commerciale - Partage des conditions initiales à l'identique ?.

Déroulement des séances

1

La Rotation de la Terre : l'alternance jour/ nuit

Dernière mise à jour le 10 septembre 2017
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
- Expliquer le mouvement apparent du Soleil au court d'une journée
- Expliquer l'alternance jours/nuits
Durée
45 minutes (3 phases)
Matériel
Logiciel Stellarium
vidéo projecteur
ballons et balles de ping pong

1. Observation de la position du Soleil

collectif | 10 min. | découverte

Observation de la position du Soleil sur le logiciel Stellarium :  changer d'heure et observer la position du Soleil : que fait le Soleil ?

 

Annoncer la problématique  : pourquoi  le Soleil se déplace dans le ciel au court de la journée ?

2. Expérimentation

groupes de 3 | 15 min. | recherche

Hypothèses : dans un premier temps, les élèves proposent des explications. Celles-ci sont notées au tableau fin d'être validées ou invalidées.   grâce aux connaissances antérieures sur les mouvement de la Terre.

 

Expérimentation : distribuer un ballon et une balles de ping pong à chaque groupe.

Consigne : en vous servant de vos connaissances  sur les mouvement de la Terre, vous devez réaliser des expériences, avec ballons et balles de ping pong, afin de vérifier chaque hypothèse.

3. Mise en commun

collectif | 20 min. | mise en commun / institutionnalisation

1) Mise en commun

Les différents groupes viennent réaliser leur expérience devant les autres. 

Les hypothèses sont validées/ invalidées afin d'arriver à l'explication correcte : c'est en réalité la Terre qui tourne sur elle même, ce qui donne l'impression que le Soleil se déplace dans le ciel.

Nommer ce mouvement : la rotation de la Terre et expliquer que cela prend 24h.

Réaliser de nouveau l'expérience devant la classe.

 

2) Piste pour l'élaboration de la trace écrite

 

        A- Le mouvement apparent du Soleil et alternance jour-nuit

Le déplacement du soleil d’Est en Ouest n’est qu’une apparence. En fait c’est la Terre qui tourne sur elle-même. On a donc l'impression que le Soleil se déplace dans le ciel tout au long de la journée.

On appelle cela la rotation de la Terre. Celle-ci effectue un tour complet en 24h, dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Le soleil éclaire en permanence une moitié de la Terre. Dans la partie éclairée il fait jour, dans la partie sombre il fait nuit.

 

Coller le schéma 1

2

La Révolution de la Terre : mouvement apparent du Soleil au court d'une année

Dernière mise à jour le 10 septembre 2017
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
- Comprendre le mouvement apparent du Soleil au court de l'année et l'inclinaison de la Terre.
- lier l'inclinaison des rayon lumineux au phénomène des saisons.
- Comprendre que les pays de l'hémisphère Nord ont des saisons opposées à ceux de l'hémisphère Sud
Durée
45 minutes (3 phases)
Matériel
Logiciel Stellarium
vidéo projecteur
balles de tennis, balles de ping pong, ballons
lampes torche
Informations théoriques
qu'est ce qui explique le phénomène des saisons ?
Lorsque les rayons sont à la verticale la surface éclairée est moindre et l’intensité lumineuse est plus intense alors que lorsque les rayons sont obliques la surface éclairée est nettement plus importante et l’intensité lumineuse est moindre.

1. Mise en route

collectif | 10 min. | réinvestissement

Retour sur la séance précédente :  pourquoi a-t-on l'impression que le Soleil se déplace dans le ciel tout au long d'une journée ?

 

Stellarium : observation de la position du Soleil

Changer la date (mais pas l'heure) : observe la position du Soleil à chaque date. Que remarque tu ?

Réponse attendue : le Soleil est plus ou moins haut dans le ciel. 

Faire le lien avec les saisons

 

Problématiques : pourquoi le Soleil change de position selon la date ?

2. Expérimentation

groupes de 3 | 20 min. | recherche

Expérience 1 : (collectif)

Placer deux punaises diamétralement opposées sur une balle de tennis représentant la Terre. Placer le pôle nord et le pôle sud sur la balle et expliquer qu’il s’agit de deux personnages, habitant à deux endroits différents sur la planète. Expliquer que la lampe torche joue le rôle du soleil.

Quel mouvement effectue la Terre par rapport au Soleil ? Réponse attendue : la Terre tourne autour du Soleil. Effectuer ce mouvement devant la classe à l'aide du matériel.

Expliquer que la Terre est inclinée => effectuer de nouveau le mouvement en inclinant la balle de tennis.

 

Expérience 2 : (par groupe)

Les enfants plantent une punaise dans l’hémisphère Nord et une autre dans l'hémisphère Sud de leur balle qui est éclairée par une lampe torche. Ils inclinent la Terre de en position été dans l'hémisphère Nord (leur montrer) puis effectuent la révolution autour du soleil en conservant le même axe d’inclinaison. 

=> dans quelle hémisphère le Soleil est-il le plus haut dans le ciel ? Pourquoi ?

Ils observeront alors que c’est dans l'hémisphère Nord que la punaise est la plus éclairée, les rayons arrivant quasiment à la verticale. Le soleil est plus haut dans l'Hémisphère Nord.

 

Synthèse : Les rayons lumineux éclairent et donc chauffent plus intensément à la verticale qu’en oblique. La terre est inclinée est effectue une révolution autour du soleil en 365 jours ¼. Pour les pays de l’hémisphère Nord c’est en été que les rayons du Soleil sont le plus à la verticale, c’est le contraire pour les pays de l’hémisphère Sud.

 

 

3. Trace écrite

individuel | 15 min. | mise en commun / institutionnalisation

B- Le mouvement apparent du Soleil au court de l'année

La Terre tourne autour du soleil en une année (365 jours et 6h). C'est ce qu'on appelle la révolution. De plus, elle est inclinée. Au court de l'année, on a donc l'impression que le Soleil est plus ou moins haut dans le ciel.

Il est au plus haut vers le 21 juin, c'est le solstice d'été, et au plus bas vers le 21 décembre, au solstice d'hiver.

Lors des équinoxes (21 mars et 21 septembre), la durée du jour est égale à la durée de la nuit.

 

Equinoxe : position particulière de la Terre sur son orbite autour du Soleil. Le Soleil est à la verticale de l’équateur et la durée du jour est égale à celle de la nuit.

 

Solstice : position particulière de la Terre sur son orbite autour du Soleil. Le solstice d’été, vers le 21 juin, et la journée la plus longue de l’année dans l’hémisphère nord. Le solstice d’hiver, vers le 21 décembre, est la journée la plus courte de l’année dans l’hémisphère Nord. 

3

Révolution et inclinaison : le phénomène des saisons

Dernière mise à jour le 10 septembre 2017
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
lier l'inclinaison des rayon lumineux au phénomène des saisons.
Durée
45 minutes (3 phases)
Matériel
Pour la classe entière :
~ deux lampes identiques, de 60 W ou plus (pas de basse consommation, il faut que les lampes chauffent !)
~ quelques carrés de chocolat
~ un cerceau
Informations théoriques
L'orbite elliptique de la Terre est un cercle quasi parfait.
Si la Terre était plus proche du Soleil en été les 2 Hémisphères seraient en même temps en été.

1. Mise en route

collectif | 10 min. | découverte

Quelles sont les différences les plus notables entre les quatre saisons ?

Réponses attendues :

     - en été le jour dure plus longtemps qu’en hiver ;
     – en été, il fait plus chaud qu’en hiver ;
     – mais aussi, les feuilles tombent en automne, il neige en hiver…

 

Pourquoi fait-il plus chaud en été qu'en hiver ?
Réponse attendue : parce qu’en été, la Terre est plus près du Soleil.

La durée de la journée apparaît comme un facteur possible : plus elle dure longtemps, plus elle chauffe la Terre, plus le climat est chaud.

L’inclinaison de la Terre : si la Terre est inclinée tantôt vers le Soleil (été), tantôt dans la direction opposée (hiver), alors l’angle des rayons du Soleil arrivant sur la Terre doit changer.
En été, le Soleil est plus haut dans le ciel, les rayons arrivent « au dessus » (ou « à la verticale ») alors qu’en hiver, le Soleil est plus bas dans le ciel : ses rayons sont plus inclinés

2. Expérimentation

collectif | 20 min. | recherche

Expérience 1 : le cerceau

Dans un premier temps, le cerceau est placer au sol et un ballon au centre. Expliquer qu'il représente la révolution de la terre autour du Soleil. Les élève regardent d'en haut et voient un cercle.

Puis, les élèves retournent à leur place et observent donc de façon inclinée. Ils voient une ellipse de plus en plus aplatie.

Conclusion : la distance entre le Soleil et la Terre ne varie pas, ou peu. Cela ne permet donc pas d'expliquer les saisons.

 

Expérience 2 : le chocolat

L’expérience est réalisée collectivement, avec des lampes de 60 W.

Placer les lampes assez près des carrés de chocolat (une vingtaine de centimètres), l'une selon un angle vertical, l'autre, oblique. Laisser agir environ 15 min (le temps de la récréation par exemple), puis observer le résultat.  À l’oeil, on ne voit aucune différence. En revanche, en passant le doigt sur le chocolat, on constate que l’un est resté assez ferme, tandis que l’autre est mou et colle au doigt !

La classe constate que le chocolat éclairé par le dessus fond plus vite que celui éclairé par le côté. L’enseignant veille alors à replacer ce résultat dans le contexte de la question posée : en hiver, il fait plus froid car le Soleil est plus bas dans le ciel, donc ses rayons sont inclinés.
Il peut également rappeler que, en hiver, la durée d’ensoleillement est plus courte, ce qui explique aussi en partie qu’il fasse plus froid (car le Soleil chauffe moins longtemps).

 

3. Trace écrite

individuel | 15 min. | mise en commun / institutionnalisation

C- Les saisons

La Terre tourne autour du Soleil selon un axe incliné. Le Soleil donne à la Terre sa chaleur et sa lumière. Mais chaque point de la Terre est éclairé plus ou moins longtemps et plus ou moins intensément selon sa position par rapport au Soleil. Lorsque les rayons arrivent de façon vertical, il fait plus chaud. Lorsqu'ils arrivent de façons obliques, il fait plus froid. C'est ce qui explique le phénomène des saisons.

La durée du jour varie tout au long de l’année et les saisons ne sont pas les mêmes partout au même moment sur la Terre.

 

Coller le schéma 2