Ombre et lumière (cycle 3) Astronomie 1. La course apparente du soleil - le gnomon Les hommes ont su très tôt estimer l heure grâce au Soleil. On a d abord utilisé unn simple bâton planté dans le sol : un gnomon. Puis le gnomon s est perfectionné pour devenir cadran solaire. Un cadran solaire se compose d un support gradué appelé «table» et d un bâton appelé «style» planté dans ce support. Dans les cadrans les plus simples, le style est incliné, de façon à être pointé vers l étoile Polaire. Le style est alors parallèle à l axe de la Terre afin que les graduations du cadran soient adaptées à toutes les saisons. En France, le style fait un angle voisin de 45 avec l horizontale (ce qui s explique par la position de la France par rapport à l Equateur). Les cadrans solaires indiquent l heure solaire laquelle est différente de l heure légale. En France en automne comme en hiver, l heure légale a une heure d avance sur l heure solaire : c est l heure d hiver. Au printemps et en été, l heure légale a deux heures d avance sur l heure solaire :c est l heure d été. Ainsi en juin, il est midi «au Soleil» ou midi solaire, mais déjà 14 heures sur une montre. En classe on peut fabriquer un gnomon «classique» pour observer la taille de l ombre du style, à mettre en relation avec l heure et la position du soleil dans le ciel. On pourra prolonger l expérience durant l année à des saisons différentes. En arts visuels on peut fabriquer un gnomon avec des objets de récupération permettant d observer des formes différentes d ombre. En mathématiques on peut travailler la proportionnalité en calculant la taille des ombres d objets ou d arbres ( cf thévénet + photo).
2. Le défilé des saisons Démontrer que l alternance des saisons dépend de l orientation du Soleil et de l inclinaison de l axe de rotation de la Terre. On peut monter une expérience avec les enfants en simulant la position de la terre à un endroit par rapport au Soleil ( les 4 saisons) : - soit en modélisant sur plaque - soit dans «la boîte spatiale» Cf. déroulé dans «J observe le ciel» de Gilles Brillon éd. Michel Quintin (page 28) 3. La Lune Problématique : La Lune est-elle fixe ou mobile? Si on imagine les enfants chacun dans un pays de l hémisphère nord, on peut procéder à une petite mise en scène : - On installe une «Lune» sur un pied assez haut.
- Un projecteur type halogène assez puissant. - Les enfants s installent autour de la lune avec un crayon jaune et à papier. - Consigne : dessine ce que tu vois. Que voit-il? Une lune partiellement éclairée, entièrement éclairée ou absolument pas éclairée. Lorsque l on affiche les dessins dans l ordre du ramassage on s aperçoit que la quantité de partie éclairée diminue et que la partie non éclairée augmente. Que peut-on en conclure? Puisque les enfants n ont pas «voyagé» alors c est la Lune qui se déplace. Que les observations se rapportent à la position de la Lune par rapport au Soleil et à la Terre. On peut retracer la course de la Lune et ses différentes phases. CF série de diapos de la Lune et de la Terre. On peut réaliser un calendrier lunaire. Cf. déroulé dans «J observe le ciel» de Gilles Brillon éd. Michel Quintin (page 40) 4. Le spectre Solaire Le Soleil produit de la lumière. - Qu est-ce que la lumière? - Peut-on fabriquer de la lumière? La lumière est composée de plusieurs couleurs. Newton a fait cette découverte en 1669. Il a été le premier à décomposer la lumière en ses principaux éléments :le violet, le bleu, le vert, le jaune, l orange et le rouge. Comment observer le spectre? Que se passe-t-il quand il y a un arc-en-ciel? Il faut de l eau et de la lumière. Quelles expériences peux-tu proposer pour «fabriquer» un arc-en-ciel? Place un verre rempli d eau au Soleil le matin ou le soir quand il est placé le plus possible à l horizon près d bord d une table. Dépose un carton sur le sol et observe. Peut-on reproduire le même phénomène sans le Soleil, ( avec une lampe torche on obtiendra quelque chose de semblable. Que peut-on en conclure? La lumière naturelle ou
artificielle est composée de ces éléments. (plus d infos dans le livre «j observe le ciel» page 46) 5. la Terre est-elle ronde? Nous savons tous que la Terre est ronde mais comment les enfants peuvent-ils le démontrer? On peut remercier Eratosthène. En effet, il a démontré au 3 ème siècle avant JC que la Terre est ronde en observant l ombre d objets à deux endroits différents le même jour à la même heure. Expérience à réaliser cf. «j observe le ciel» page 32 Stéphane D Hervé / Michèle Bauduin / Maryse Mauguin (d après «J observe le ciel» de Gilles Brillon éd. Michel Quintin)