TP4-ombres et lumière Soleil Terre Lune

TP n°4 : Ombres et lumière, cas du Soleil, de la Terre et de la Lune. (1/6)

Partie n°1 : Notre planète, la Terre et son satellite naturel, la Lune-Quiz

Lire les documents et répondre au quiz.

Document n°2: La Lune, notre satellite naturel. La Lune est l'unique satellite naturel de notre planète la Terre. Distante d'environ 380 000 km, son diamètre est d'environ 3400 km soit presque 1/4 de celui de la Terre. Considérée comme un astre "mort", la Lune est essentiellement composée de roches. Aussi, elle ne produit pas de lumière mais diffuse la lumière qu'elle reçoit du Soleil. Cette lumière met à peine plus d'une seconde pour parcourir le vide qui sépare la Lune de la Terre. C'est le seul objet céleste exploré par les humains lors des missions Apollo entre 1969 et 1972.

Document n°1 : La Terre, notre planète. La Terre est notre planète. De forme quasiment sphérique, elle fait partie des planètes rocheuses qui orbitent autour du Soleil. D'un diamètre d'environ 12750 km, elle a une circonférence ("un tour de taille") de plus de 40 000 km à l'équateur ! Recourverte à plus de 70% d'océans, la Terre est la seule planète sur laquelle l'eau existe dans les trois états physiques et sur laquelle la vie existe. La Terre est animée de deux principaux mouvements : rotation et révolution.

Document n°3 : La Terre et la Lune, un couple particulier. La Terre et la Lune forment un couple particulier dans le système solaire. Ces deux corps célestes interagissent entre eux à distance du fait de la gravitation. Cette interaction est à l'origine des marées océaniques sur Terre et maintient la Lune en orbite autour de la Terre. Ainsi, la Lune tourne autour de la Terre en une durée d'environ 28 jours ( presque un mois). Sur son orbite, la Lune avance à une vitesse proche de 3 000 km/h !

environ 380 000 km soit une seconde-lumière

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Partie n°2 : Alternance du jour et de la nuit.

Date : heure : .Utiliser les QR codes sur la feuille jointe pour compléter les deux dernières lignes du tableau :

Q1-Pourquoi l'heure est-elle différente d'un endroit à l'autre de la Terre ? Q2-Pourquoi peut-il faire jour à Bracieux tandis qu'il fait nuit à Pékin ?

2-Des DEFIS : Défi 1 : Utiliser la lampe et le globe terrestre pour qu'il fasse jour en France (Bracieux) et nuit à Vancouver. Vérification du professeur : Dans quel sens faut-il tourner la Terre pour que la France (Bracieux) "tombe" dans la nuit tandis que Vancouver "passe" du côté jour ? D'ouest en Est / D'Est en Ouest Défi 2 : A l'aide de l'application de "STOP MOTION" installée sur les tablettes du collège, réaliser un film "image par image" de 24 images et présentant la rotation de la Terre sur elle même en 24h (= un tour complet !). Attention à faire tourner le globe terrestre dans le bon sens !

S O L E I L

24 h

zone d'ombre

jour nuit (ombre propre)

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Partie n°3 : Rotation de la Terre et relativité du mouvement.

Quelques questions pour réfléchir un peu ... Q1-L'alternance du jour et de la nuit est due à la rotation de la Terre sur elle-même en 24h. Mais nous qui vivons sur Terre sentons-nous la Terre tourner sur elle-même ? OUI / NON Q2-Visionner la vidéo présentant ce qu'un passager assis dans un avion en mouvement uniforme perçoit. -Le passager semble-t-il percevoir que l'avion avance ? OUI / NON Comment peut-il s'apercevoir que l'avion avance ? Q3-Selon vous quelle(s) observation(s) nous prouve(nt) que la Terre tourne sur elle-même en 24 h ? (entourer ou surligner la ou les réponses qui vous semble(nt) correcte(s))

https://fr.vecteezy.com/video/10903227-vue-de-la-fenetre-d-un-avion-aerobus2-survolant-des-champs-verts

le déplacement des nuages dans le ciel

le déplacement apparent du soleil dans le ciel

Le lever et le coucher des étoiles la nuit

le changement d'aspect de la Lune

les éclipses

le changement des saisons

Etudions le mouvement apparent du Soleil pour comprendre la rotation de la Terre.

Q1-Est-il possible d'observer directement le Soleil sans danger ? OUI / NON

Q2-Que risque-t-on -si on observe directement le Soleil? Répondez par une phrase complète.

Q3-Le Soleil conserve-t-il toujours la même position dans le ciel au cours d'une journée ? OUI / NON

Expérience :

1-En utilisant une boussole, installer une "rose des vents" à plat dans un endroit ensolleillé de la cour. Attention à bien orienter la rose des vents !

2-Placer une figurine ("gnomon") au centre de la rose des vents et compléter le tableau ci-dessous :

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Exploitation de l'expérience : 1-Observer les relevés des ombres d'un gnomon recueillis dans le tableau et compléter le texte à trous ci-dessous.

Le matin, après le lever du Soleil, l'ombre du gnomon est petite / grande car le Soleil est haut/bas sur l'horizon. L'ombre est alors en direction de l' _______________. Cela signifie que le Soleil s'est levé en direction de l'______________________. A midi, au milieu de la journée, l'ombre du gnomon est la plus petite / grande car le Soleil est alors au plus haut/bas sur l'horizon. L'ombre est en direction du ________________. Cela signifie que le Soleil se trouve alors en direction du _____________________. Le soir, avant le coucher du Soleil, l'ombre du gnomon est petite / grande car le Soleil est haut/bas sur l'horizon. L'ombre est alors en direction de l' _________________. Cela signifie que le Soleil va se coucher en direction de l'_________________. Ces observations peuvent être reproduites à l'aide d'un "mini gnomon" placé sur un globe terrestre éclairé et tournant d'________________ en __________________.

2-Le déplacement et les variations de la longueur de l'ombre d'un objet éclairé par le Soleil sont dus à la rotation de la Terre sur elle-même. Cependant, pour nous , cela semble dû au déplacement du Soleil dans le ciel. Déplacement qui n'est au final qu'un mouvement "apparent".

Les heures données sont les heures "solaires". Pour avoir l'heure de votre montre ajoutez 1h en hiver et 2 h en été.

12 h

Découper les vignettes présentant le Soleil à différents moments de la journée et les coller à l'endroit où le Soleil se trouve à ce moment. Ajoutez également les points cardinaux.

Vignettes à découper et à positionner sur le "paysage" :

10 h

8 h

6 h

18 h

14 h

16 h

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Partie n°4 : Les phases de la Lune.

Une expérience pour réfléchir et comprendre.

Consigne : Utilisez le matériel mis à votre disposition pour reproduire les phases de la Lune vues depuis la Terre des images et pour répondre aux questions.

Les phases de la Lune vues depuis la Terre à reproduire :

Le matériel :

Une boule de polystyrène (sur un pic)

Une tablette (appareil photo)

Une lampe de poche

Pleine Lune

Premier quartier

Lune Gibbeuse

Dernier quartier

Premier croissant

Q1-Dans cette expérience, de quel astre la lampe joue-t-elle le rôle ? Q2-Dans cette expérience, de quel astre la tablette joue-t-elle le rôle ? Q3-Lors de la Pleine Lune ou à un autre moment , la Lune est-elle totalement éclairée ? OUI / NON Totalement sombre ? OUI / NON Q4-Compléter le schéma ci-contre en "grisant" la partie "nuit" de la Lune dans chacune des positions (1 à 8 ) Q5-Proposer, en quelques mots, une explication au changement d'aspect (phases) de la Lune observée depuis la Terre. Q6-En novembre 2024, la Nouvelle Lune a/aura lieu le 1 novembre à 13 h 47. La Nouvelle Lune suivante a/aura lieu le 1 décembre à 07 h 21. Quelle durée, exprimée, en jours, heures et minutes séparent ces deux Nouvelles Lunes ?

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Partie n°5 : Les éclipses.

Les éclipses de Lune.

Utiliser le matériel pour simuler une éclipse de Lune en éclipsant (cachant) la Lune dans l'ombre de la Terre.

éclipse de Lune

Répondre aux questions : Q1-Une éclispe de Lune est visible depuis : le côté jour / le côté nuit. Q2-Peut-on observer l'éclipse de Lune depuis tout le côté nuit ? OUI / NON Q3-A quelle phase de la Lune, une éclipse de Lune peut-elle se produire ? Pleine Lune / Nouvelle Lune / Premier Quartier / Dernier Quartier Q4-Utiliser le site Time and Date (QR code) pour trouver les dates des 3 prochaines éclipses de Lune : Q5-Selon vous, pourquoi les éclipses de Lune sont-elles "rares" ?

S O L E I L

Terre

Lune

https://www.timeanddate.com/eclipse/list.html

Les éclipses de Soleil.

Utiliser le matériel pour simuler une éclipse de Soleil en projetant l'ombre de la Lune sur la Terre.

éclipse de Soleil

Répondre aux questions : Q1-Une éclispe de Soleil est visible depuis : le côté jour / le côté nuit. Q2-Peut-on observer l'éclipse de Soleil depuis tout le côté jour ? OUI / NON Q3-A quelle phase de la Lune, une éclipse de Soleil peut-elle se produire ? Pleine Lune / Nouvelle Lune / Premier Quartier / Dernier Quartier Q4-Utiliser le site Time and Date (QR code) pour trouver les dates des 3 prochaines éclipses de Soleil : Q5-Selon vous, pourquoi les éclipses de Soleil sont-elles " très rares" ?

S O L E I L

Terre

Lune

La course du Soleil dans le ciel /Correction :

Les heures données sont les heures "solaires". Pour avoir l'heure de votre montre ajoutez 1h en hiver et 2 h en été.

12 h

Vignettes à découper et à positionner sur le "paysage" :

10 h

18 h

14 h

8 h

16 h

6 h

PEKIN

VANCOUVER

WEBCAM HORLOGE

WEBCAM HORLOGE

https://www.timeanddate.com/worldclock/china/beijing-municipality

https://www.meteoblue.com/fr/meteo/webcams/p%c3%a9kin_chine_1816670

https://www.meteoblue.com/fr/meteo/webcams/vancouver_canada_6173331

https://www.timeanddate.com/worldclock/canada/vancouver

BOSTON

WEBCAM HORLOGE

https://www.timeanddate.com/worldclock/usa/boston

https://www.meteoblue.com/fr/meteo/webcams/boston_%c3%89tats-unis_4930956

zone d'ombre

ombre portée

ombre propre

lampe

sphère opaque

écran

lampe

lampe

sphère opaque

sphère opaque

écran

écran