Le mouvement de la Terre et sa position dans le système solaire

La planche de bande-dessinée est distribuée ou projetée.

Chaque élève lit la bande dessinée et commence à réfléchir à ses implications scientifiques en se posant les questions suivantes :

• "Pourquoi le Soleil ne voit-il pas les ombres ?"
  
  Les réponses des élèves à cette première question permettent de vérifier que la notion d'ombre et de lumière est bien comprise : si nécessaire, rappeler que, si le Soleil "voit" quelque chose, il l'éclaire forcément car ses rayons lumineux partent dans toutes les directions. Il ne peut donc "voir" aucune ombre.

• "Peut-il voir la nuit ?"
  Cette question risque d'entraîner un débat entre les élèves car il est nécessaire de caractériser ce qu'est la nuit pour pouvoir répondre. Est-une simple ombre, est-ce autre chose, que le Soleil pourrait "voir" ? Cela amène à énoncer la problématique de la séance, la question à laquelle les élèves vont tenter de répondre :

Qu'est-ce que la nuit ?

La problématique est notée dans la partie "Ce que je cherche" de la fiche élève.

Mettre en commun les idées des élèves et commencer à lister des objets d'un côté et les phénomènes ou mouvements de l'autre.

Par recoupements des propositions des élèves, réduire le problème à deux objets : la Terre et le Soleil et deux phénomènes : le mouvement de la Terre (on s'appuie sur les connaissances des élèves pour admettre que la Terre tourne) et le rayonnement du Soleil.

En groupe classe, rechercher le matériel permettant de modéliser les deux objets tout en pouvant reproduire leurs phénomènes.

Si les élèves n'y pensent pas, l'enseignant peut suggérer d'ajouter un point de référence sur le globe, à l'aide d'un drapeau ou d'une figurine "patafixée".

Schématiser au tableau l'expérience qui sera menée avec le matériel trouvé.
Lorsque la classe est d'accord sur le protocole, les élèves copient également le schéma dans la partie "Ce que j'expérimente" de leur fiche élève.

Tirer des conclusions de ce qui a été observé.

Une trace écrite est rédigée en commun de la manière suivante :

Une partie de la Terre est éclairée par le Soleil et une autre est dans l'ombre.

Comme la Terre tourne sur elle-même, on passe de l'ombre à la lumière.

Lorsque l'on est dans la lumière, il fait jour. Lorsque l'on est dans l'ombre, il fait nuit.

Le jeu à l'ardoise effectué à la fin de la séance précédente est repris : l'enseignant positionne un marqueur sur le globe éclairé de façon latérale.

Par rotation du globe, le marqueur est déplacé à plusieurs endroit : en pleine lumière, en plein milieu de la zone d'ombre ou aux frontière entre ombre et lumière.

A chaque nouvelle position du marqueur, les élèves écrivent "MATIN", "MIDI", "SOIR" ou "NUIT" sur leur ardoise.

L'enseignant distribue alors la fiche élève et demande aux élève de se pencher sur le premier tableau. Explication collective du sens des chiffres : durée d'un jour et d'une nuit en été et en hiver à trois endroits de la Terre.

Explication de la consigne : "Additionnez la durée du jour et de la nuit à deux moments de l'année à trois endroits éloignés sur Terre".

Les élèves complètent ensuite le tableau.

Maintenant que l'on connaît la durée d'un jour complet, il reste à savoir dans quel sens tourne la Terre et surtout, le prouver. Observer le globe (la lampe n'est pas nécessaire) et demander aux élèves si on peut le tourner dans tous les sens sans bouger son socle ► la réponse est "non on ne peut le tourner que vers la droite ou vers la gauche" car la Terre tourne autour de son "axe de rotation". On peut donc formuler la deuxième question que l'on se pose : Dans quel sens tourne la Terre ?

L'exercice est corrigé en groupe classe et, si les élèves ne le constatent pas d'eux-mêmes, l'enseignant fait remarquer qu'il y un ordre bien précis : les villes sont éclairées par le Soleil de l'est vers l'ouest.

L'enseignant place alors des drapeaux sur le globe à l'aide de patafix : Ukraine (Kiev), Autriche (Vienne) et France (Paris).

Les élèves volontaires (2 maximum en même temps) doivent alors venir manipuler le globe pour tenter d'éclairer les villes dans le même ordre que sur la carte. On en déduis donc que la Terre tourne vers l'est, où dans le sens inverse des aiguilles d'une montre lorsqu'on la regarde depuis le pôle nord.

Les élèves ont maintenant tous les outils pour comprendre que la trajectoire apparemment circulaire dans le ciel n'est qu'une impression.

Pour l'illustrer, l'enseignant pourra utiliser le logiel Google Earth et un vidéo projecteur pour montrer une rotation de la Terre sur elle-même selon deux points de vue (cliquer sur "Lumière du Soleil en fonction de l'heure du jour" et déplacer manuellement le curseur :

1. Au ras du sol, comme un humain en se déplaçant au niveau de l'école en mode Street View. Penser à regarder vers l'est pour voir quelque chose (N à gauche de la boussole). Le Soleil se "lève" à l'est, effectue une courbe et se "couche" à l'ouest.

2. Dans l'espace comme un satellite : on voit l'ombre de la Terre se déplacer ce qui corrobore l'observation scientifique démontrée auparavant.

Distribuer le schéma joint pour explication.

Chaque élève reçoit la fiche 3 et prend connaissance du questionnaire.

Le documentaire est diffusé. Les élèves répondent au questionnaire au fur et à mesure de la prise d'informations.

Après le documentaire, procéder à une mise en commun des réponses.