Notre projet d'astronomie Comment voit-on que le temps passe?

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1 Notre projet d'astronomie Comment voit-on que le temps passe? Pour connaître en détail tout notre projet, nous vous invitons à consulter notre livre numérique sur le site du collège Belle de Mai :

2 Notre projet d'astronomie Comment voit-on que le temps passe?

3 Chapitre 1 : notre questionnement En classe d'astronomie, au début de l'année, le lundi 7 septembre 2013, les professeurs nous ont posé une grande question : comment voit-on que le temps passe? Puis on s'est mis en groupe de 4 et on a commencé à réfléchir à cette question. Et en essayant d'y répondre on a trouvé plein d'autres questions.

4 Chapitre 1 : notre questionnement Nos 21 questions! 1) Est-ce qu on peut utiliser autre chose que le Soleil pour savoir l heure? 2) Comment sait-on à quelle heure se lève et se couche le Soleil? 3) Est-ce que la durée du jour et de la nuit sont les mêmes de partout sur Terre? 4) Pourquoi y a-t-il 12 mois sur Terre? 5) Y-a-t-il 12 mois partout sur Terre? 6) Pourquoi y a-t-il 4 saisons à Marseille? 7) Combien y a-t-il de saisons dans les autres pays? 8) Comment sait-on en quelle saison nous sommes? 9) Comment peut-on se repérer grâce à la Lune? 10) Pourquoi selon les saisons la température change?

5 Chapitre 1 : notre questionnement Nos 21 questions! 11) Comment fait-on pour savoir l heure avec le Soleil? 12) Quelles civilisations utilisaient le Soleil pour savoir l heure? 13) Pourquoi la Lune change-t-elle de forme? 14) Pourquoi le Soleil change-t-il de couleur? 15) Est-ce que le Soleil change de forme? 16) Pourquoi une journée dure 24 heures? 17) Est-ce que le Soleil tourne autour de la Terre? 18) Pourquoi tous les mois ne possèdent pas le même nombre de jours? 19) Qu est-ce qu une année bissextile? 20) Est-ce que tout le monde sur Terre a le même calendrier? 21) Le Soleil est-il toujours dans la même position à la même heure?

6 Chapitre 1 : notre questionnement Pourquoi avons nous choisi d enquêter sur les saisons? Car comme les 6èmes, on s'est posé des questions sur les saisons. Donc on a décidé de travailler tous ensembles sur les saisons.

7 Chapitre 2 : les observations, les prises de données et le traitement des données Observation de l'été : l'entraînement En septembre 2013 on a commencé par observer l'été dans le jardin du collège. Le professeur nous a donné une fiche d'observation qu'il fallait remplir pour un milieu ombragé et un milieu ensoleillé. On a cherché des végétaux ou des animaux. On a trouvé des escargots, lézards, papillons, de la mousse... Et on a aussi utilisé la "console VTT" pour mesurer la luminosité, la température et l'humidité.

8 Chapitre 2 : les observations, les prises de données et le traitement des données Observation de l'été : l'entraînement

9 Chapitre 2 : les observations, les prises de données et le traitement des données La première rencontre avec les primaires : l'observation de l'automne Nous avons accueilli les élèves de CM1 de l'école Révolution et de CM2 de l'école Cadenat pour les aider à observer l'automne et à prendre des données : température, humidité et luminosité. Vous pouvez lire le témoignage de Nabil dans notre livre numérique qui raconte en détail cette séance d'observation.

10 Comme ça on a trouvé la température moyenne, l'humidité moyenne et la luminosité moyenne. Chapitre 2 : les observations, les prises de données et le traitement des données Le traitement des données Après les observations, nous avons pris toutes les données et on a appris à calculer des moyennes pour la température, l'humidité et la luminosité pour caractériser l'automne. Et voilà comment on calcule une moyenne : Nous avons pris toutes les données puis on les a toutes additionnées en colonne. Après on a divisé le résultat de la somme par le nombre de données.

11 Chapitre 2 : les observations, les prises de données et le traitement des données Le traitement des données Après nos calculs, on a vu que la luminosité et l'humidité variaient beaucoup trop. Donc on a décidé de ne plus s'occuper de ces paramètres là. Et puisque on ne s'est plus occupé de l'humidité et de la luminosité, c'est avec la température qu'on a décidé de caractériser les saisons. Donc pour expliquer les saisons il faut expliquer pourquoi il fait plus froid en hiver qu'en été?

12 Chapitre 2 : les observations, les prises de données et le traitement des données Le 2ème accueil des primaires : observation de l'hiver Nous, les tuteurs, avons à nouveau accueilli les primaires mais cette fois c'était pour observer l'hiver. Malheureusement il pleuvait et on a pas pu faire les observations nous même. Heureusement, on a pu utiliser les ordinateurs portables pour aller sur le site de la station météo de la Corniche et on a cherché la température, l'humidité mais il n'y avait pas la luminosité. On a aider les élèves de primaire à utiliser le tableur pour créer des tableaux et des graphiques avec les données récupérées sur ce site.

13 Chapitre 3 : nos 1ères expérimentations Nos observations et le traitement des données nous ont permis de comprendre que pour expliquer les saisons il fallait expliquer le changement de température! Notre nouvelle question : Comment expliquer qu'il fait plus froid en hiver qu'en été?

14 Chapitre 3 : nos 1ères expérimentations Comment expliquer qu'il fait plus froid en hiver qu'en été? On a fait un débat sur cette question et on a trouvé des hypothèses : (H1) En été, la Terre est plus proche du Soleil qu en hiver. (H1 ) Awa pense que c est l inverse : «En hiver, la Terre est un peu plus près du Soleil.» (H1 ) Ines reformule l hypothèse 1 : «La chaleur sur Terre dépend de la distance entre la Terre et le Soleil.» (H1 ) Mounia : Mais parfois il fait froid même quand le Soleil est proche de la Terre! (H2) En hiver, il fait plus froid parce que les nuages se regroupent et cachent le Soleil et il y a plus d humidité. (H2 ) Nouwelas : Il y a des nuages en été et en hiver donc ce ne sont pas les nuages qui font du froid!

15 (H6) En été et en hiver les rayons du Soleil n arrivent pas de la même façon sur Terre. Chapitre 3 : nos 1ères expérimentations Comment expliquer qu'il fait plus froid en hiver qu'en été? (H3) En hiver, il fait plus froid car le Soleil se couche plus tôt et se lève plus tard, donc on est chauffé moins longtemps. (H3 ) Samy : Pourtant en hiver, même quand le Soleil est là il fait froid! (H4) En hiver, il fait plus froid car la Terre tourne plus vite sur ellemême qu en été. (H4 ) Ryan : Pourtant, si la Terre accélérait on devrait le ressentir comme dans un avion! (H5) En hiver, il fait plus froid car il y a plus de vent.

16 Chapitre 3 : nos 1ères expérimentations Comment expliquer qu'il fait plus froid en hiver qu'en été? Ensuite, les professeurs nous ont demandé d'imaginer des expériences pour valider ou invalider ces hypothèses. On a travaillé en groupes et chaque groupe s'occupait d'une hypothèse. Après nos expériences chaque groupe a rédigé un compte rendu sur une affiche. Puis chaque groupe a présenté à la classe son expérience et la conclusion de l'expérience.

17 Chapitre 3 : nos 1ères expérimentations Comment expliquer qu'il fait plus froid en hiver qu'en été? Expérience 1 : la température dépend de la distance Terre-Soleil.

18 Chapitre 3 : nos 1ères expérimentations Comment expliquer qu'il fait plus froid en hiver qu'en été? Expérience 1 : la température dépend de la distance Terre- Soleil. Hypothèse valide. Justification : Quand la lampe est plus proche du globe il fait plus chaud et quand la lampe est loin du globe il fait moins chaud. Mais on ne sait pas si la Terre est plus loin du Soleil en hiver, pour le savoir il va falloir faire de nouvelles recherches!

19 Chapitre 3 : nos 1ères expérimentations Comment expliquer qu'il fait plus froid en hiver qu'en été? Expérience 2 : la température dépend de la présence des nuages, il fait plus froid en hiver à cause des nuages.

20 Chapitre 3 : nos 1ères expérimentations Comment expliquer qu'il fait plus froid en hiver qu'en été? Expérience 2 : la température dépend de la présence des nuages, il fait plus froid en hiver à cause des nuages. Hypothèse invalide. Justification : notre expérience a montré que quand il y a des nuages (sac plastique), il fait plus chaud et quand il y en a pas il fait plus froid : les nuages gardent la chaleur!

21 Chapitre 3 : nos 1ères expérimentations Comment expliquer qu'il fait plus froid en hiver qu'en été? Expérience 3 : la température dépend de la durée d'exposition au Soleil (durée des jours)

22 Chapitre 3 : nos 1ères expérimentations Comment expliquer qu'il fait plus froid en hiver qu'en été? Expérience 3 : la température dépend de la durée d'exposition au Soleil (durée des jours) Hypothèse valide. Justification : Car plus longtemps on est exposé à la lampe plus il fait chaud et moins on est exposé à la lampe moins il fait chaud. Mais pourquoi la durée des jours varie-t-elle? Nous devons continuer notre enquête pour répondre à cette nouvelle question!

23 Chapitre 3 : nos 1ères expérimentations Comment expliquer qu'il fait plus froid en hiver qu'en été? Expérience 4 : En hiver, il fait plus froid car la Terre tourne plus vite sur elle-même qu en été.

24 Chapitre 3 : nos 1ères expérimentations Comment expliquer qu'il fait plus froid en hiver qu'en été? Expérience 4 : En hiver, il fait plus froid car la Terre tourne plus vite sur elle-même qu en été. Hypothèse invalide. Justification : car quand en tourne le globe plus vite et quand on tourne le globe moins vite la température ne change pas. De toute façon la terre tourne en 24 h autour d'elle même donc sa vitesse de rotation ne change pas.

25 Chapitre 3 : nos 1ères expérimentations Comment expliquer qu'il fait plus froid en hiver qu'en été? Expérience 4 : En hiver, il fait plus froid car la Terre tourne plus vite sur elle-même qu en été. Hypothèse invalide. Justification : car quand en tourne le globe plus vite et quand on tourne le globe moins vite la température ne change pas. De toute façon la terre tourne en 24 h autour d'elle même donc sa vitesse de rotation ne change pas.

26 Chapitre 3 : nos 1ères expérimentations Comment expliquer qu'il fait plus froid en hiver qu'en été? Expérience 5 : En hiver, il fait plus froid car il y a plus de vent.

27 Chapitre 3 : nos 1ères expérimentations Comment expliquer qu'il fait plus froid en hiver qu'en été? Expérience 5 : En hiver, il fait plus froid car il y a plus de vent. Hypothèse invalide. Justification : Car avec le vent (pochette) ou sans vent la température ne change pas.

28 Chapitre 3 : nos 1ères expérimentations Comment expliquer qu'il fait plus froid en hiver qu'en été? Expérience 6 : La température dépend de la position du Soleil dans le ciel.

29 Nous devons continuer notre enquête! Chapitre 3 : nos 1ères expérimentations Comment expliquer qu'il fait plus froid en hiver qu'en été? Expérience 6 : La température dépend de la position du Soleil dans le ciel. En été et en hiver les rayons du Soleil n arrivent pas de la même façon sur Terre. Hypothèse valide. Justification : Quand la lampe (Soleil) est au dessus de Marseille il fait plus chaud et quand la lampe est bas sur le côté de Marseille, il fait plus froid. Mais pourquoi la position du Soleil dans le ciel change? Et comment mesurer la position du Soleil dans le ciel?

30 Chapitre 4 : Étude de la variation de la durée des jours Après nos expériences nous avons gardé 3 hypothèses à approfondir : La température change selon 1- la durée d exposition au Soleil (durée des jours) 2- la distance Terre-Soleil 3 - La position du Soleil dans le ciel Et nous avons décidé de commencer par étudier le premier paramètre : comment varie la durée des jours sur Terre?

31 Chapitre 4 : Étude de la variation de la durée des jours En groupe, nous avons choisi plusieurs villes sur le globe : Alger en Algérie Quito en Equateur Marseille Nelson en Nouvelle-Zélande Inari en Finlande Tromso en Norvège Zanzibar en Tanzanie

32 Chapitre 4 : Étude de la variation de la durée des jours En atelier d'astronomie, nous avons utilisé un site : "éphéméride.com" pour trouver l'heure de lever, de coucher du Soleil et la durée des jours dans les villes que l'on avaient choisies. Pour la ville de Marseille, nous avons fait un tableau dans le cahier d'astronomie.

33 Chapitre 4 : Étude de la variation de la durée des jours Le jour le plus long à Marseille est le jour du Solstice d'été le 21 juin et il dure : 15h23min Le jour le plus court à Marseille est le jour du Solstice d'hiver le 21 décembre et il dure : 8h58min Donc la variation de la durée des jours à Marseille est de : 6h25min. Est-ce beaucoup?

34 Chapitre 4 : Étude de la variation de la durée des jours Pour les autres villes, nous avons fait un devoir maison numérique avec le tableur que l'on devait envoyer par courriel à nos professeurs.

35 Chapitre 4 : Étude de la variation de la durée des jours

36 Chapitre 4 : Étude de la variation de la durée des jours

37 Chapitre 4 : Étude de la variation de la durée des jours

38 Chapitre 4 : Étude de la variation de la durée des jours Notre 2ème série d'expériences Mais pourquoi la durée des jours varie? Et pourquoi elle ne varie pas pareil dans toutes les villes? Pour répondre à ces nouvelles questions nous avons décidé de faire de nouvelles expériences!

39 Chapitre 4 : Étude de la variation de la durée des jours Notre 2ème série d'expériences Les conclusions de nos expériences : La durée des jours varie parce que la Terre est penchée sur son axe de rotation! Si elle était droite, la durée des jours resterait toujours la même à Marseille et dans chaque ville. Mais la durée des jours ne serait pas la même suivant la position de la ville sur Terre.

40 Chapitre 5 : Étude de la position du Soleil dans le ciel Pour étudier le 2ème paramètre, on nous a demandé de faire un devoir où il fallait observer la position du Soleil toujours à la même heure à midi. Et voilà des exemples de dessins que nous avons faits :

41 Chapitre 5 : Étude de la position du Soleil dans le ciel Puis on a compris que si on voulait repérer et mesurer la position du Soleil dans le ciel on devait construire notre propre instrument de mesure. Pour se donner des idées, on a observé le fonctionnement du «vénuscope» des 4èmes qui permet de viser le Soleil et de l'observer sans se brûler les yeux.

42 Chapitre 5 : Étude de la position du Soleil dans le ciel Ensuite, en technologie on a réfléchi à la construction de notre instrument. On a découvert le mécanisme de la liaison pivot avec un tube.

43 Chapitre 5 : Étude de la position du Soleil dans le ciel Puis, en mathématiques on fait une modélisation de notre instrument avec le logiciel Geogebra :

44 Chapitre 5 : Étude de la position du Soleil dans le ciel Puis, en mathématiques on fait une modélisation de notre instrument avec le logiciel Geogebra :

45 Chapitre 5 : Étude de la position du Soleil dans le ciel On a trouvé qu'on pouvait repérer la position du Soleil en mesurant des angles plutôt que des distances!

46 Chapitre 5 : Étude de la position du Soleil dans le ciel Ensuite on a pu fabriquer en technologie notre instrument de mesure de la position du Soleil dans le ciel et on a fait des mesures tous les lundis depuis le 17 mars. 17/03 : 50 24/03 : 53 31/03 : 56 En 2 semaines la position du Soleil a changé de 6, est-ce beaucoup?

47 Chapitre 5 : Étude de la position du Soleil dans le ciel

48 Chapitre 5 : Étude de la position du Soleil dans le ciel

49 Chapitre 6 : Étude de la distance Terre - Soleil Nous avons ensuite fait des recherches sur internet pour le 2ème paramètre : la distance Terre Soleil Nous avons trouvé des sources pas fiables et d'autres fiables : Par exemple le site «tatoufaux.com» n'est pas une source fiable car il n'y a pas d'auteur et l'article est ancien (16/10/2007), en plus l adresse du site fini par.com (donc c'est un site commercial). Par contre le site est fiable car c'est un site d'une université et car l'article est récent (17/03/2014).

50 Chapitre 6 : Étude de la distance Terre - Soleil Voilà les résultats de nos recherches : La distance moyenne entre la Terre et le Soleil : 149,6 millions de kilomètres. Si il y a une distance moyenne c'est que cette distance varie! Donc on a continué nos recherches :

51 Chapitre 6 : Étude de la distance Terre - Soleil Au printemps la Terre est à 149 millions de km du Soleil En été la Terre est à 152 millions de km du Soleil En automne la Terre est à 151 millions de km du Soleil En hivers la Terre est à 148 millions de km du Soleil Donc la variation de la distance entre la Terre et le Soleil est de 4 millions de kilomètres!!!! Et comme nous sommes plus près du Soleil en hiver on devrait avoir chaud! Mais est-ce que 4 millions de kilomètres c'est beaucoup?????

52 CONCLUSION Notre projet nous a permis de découvrir que parce que la Terre est penchée sur son axe de rotation : la durée des jours varie : on est chauffé plus longtemps en été qu'en hiver la position du Soleil dans le ciel varie : on est chauffé plus fort en été qu'en hiver Mais par contre on a trouvé que la Terre est plus loin du Soleil en été qu'en hiver!

53 CONCLUSION Nous avons donc étudié la variation de ces 3 paramètres et on a trouvé que : La durée des jours varie à Marseille de 6h25min entre l'hiver et l'été : 6h25min 6,5h. Est-ce beaucoup? La position du Soleil varie de 6 en 2 semaines. Est-ce beaucoup? La distance Terre-Soleil varie de 4 millions de kilomètres entre l'hiver et l'été. Est-ce beaucoup? Pour comparer ces variations, nous avons appris en mathématiques à calculer des pourcentages : 6,5h 9h % = 12 % 4 millions de km 148 millions de km 100 2,7 %

54 MERCI DE VOTRE ATTENTION Nous vous invitons à lire le compte-rendu de notre voyage à Saint-Michel l'observatoire et nos contes sur l'astronomie que nous avons écrits en cours de français dans notre livre numérique qui est sur le site de notre collège.