Alternance du jour et de la nuit
Il est 7 h 30 à Paris en décembre : il fait encore nuit. Pourtant, à la même heure, le Soleil éclaire déjà d'autres régions du monde. Comment expliquer que le jour et la nuit se succèdent tous les jours, partout sur Terre ?
Le Soleil éclaire toujours une moitié de la Terre
Le Soleil est une étoile : il produit de la lumière. La Terre, elle, n'en produit pas, elle est seulement éclairée. Comme la Terre est (presque) une sphère, le Soleil n'éclaire qu'une moitié à la fois.
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Côté éclairé : c'est le jour.
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Côté dans l'ombre : c'est la nuit.
Pour le comprendre, on fait une modélisation : dans une pièce sombre, une lampe représente le Soleil et un globe représente la Terre.
Quand la lampe est allumée, la moitié du globe tournée vers elle est éclairée, l'autre est dans l'ombre. La limite entre les deux n'est pas un mur : c'est simplement là où la lumière n'arrive plus.
Une élève de Lyon éclaire un globe terrestre avec une lampe allumée dans une pièce sombre, puis fait tourner le globe sur lui-même. a) Indiquer ce que représentent la…
Une élève de Lyon éclaire un globe terrestre avec une lampe allumée dans une pièce sombre, puis fait tourner le globe sur lui-même.
- a) Indiquer ce que représentent la lampe et le globe dans cette modélisation.
- b) Expliquer pourquoi une partie du globe est éclairée et l'autre est dans l'ombre.
La rotation de la Terre sur elle-même
Si la Terre ne tournait pas, il ferait toujours jour au même endroit et toujours nuit ailleurs. Mais la Terre tourne sur elle-même autour d'un axe qui passe par les pôles : c'est la rotation. Un tour complet dure environ 24 heures, soit 1 jour.
Pour un lieu donné, la rotation l'amène tantôt face au Soleil (jour), tantôt du côté opposé (nuit). Le jour et la nuit s'alternent donc.
Recopier et compléter la phrase avec les mots suivants (attention : un mot ne sera pas utilisé) : Soleil, Terre, 24 heures, jour, nuit*. « L'alternance du ... et de la…
Recopier et compléter la phrase avec les mots suivants (attention : un mot ne sera pas utilisé) : Soleil, Terre, 24 heures, jour, nuit.
« L'alternance du ... et de la ... est due à la rotation de la ... sur elle-même, qui dure environ ... . »
Un élève affirme : « Quand il fait nuit en France, c'est que le Soleil est allé de l'autre côté de la Terre. » a) Expliquer pourquoi cette affirmation traduit une…
Un élève affirme : « Quand il fait nuit en France, c'est que le Soleil est allé de l'autre côté de la Terre. »
- a) Expliquer pourquoi cette affirmation traduit une représentation erronée.
- b) Proposer un schéma décrit par des mots (position du Soleil, de la Terre, zones éclairées) qui montre la bonne explication.
- c) Indiquer un argument expérimental permettant de réfuter l'affirmation, à partir de la modélisation avec une lampe et un globe.
Le point de vue de l'observateur
Chaque matin, le Soleil semble se lever à l'est, monter dans le ciel, puis se coucher à l'ouest. Du point de vue d'un observateur sur Terre, c'est le Soleil qui se déplace. C'est une apparence.
En réalité, c'est la Terre qui tourne d'ouest en est. Un observateur entraîné vers l'est voit donc le Soleil apparaître à l'est, puis disparaître à l'ouest.
Au cours de la journée, la hauteur du Soleil change :
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le matin, il est bas et monte ;
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vers le milieu de la journée, il est le plus haut ;
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le soir, il redescend.
Un bâton vertical (un gnomon) permet de le voir : plus le Soleil est haut, plus l'ombre est courte. L'ombre est la plus courte quand le Soleil est le plus haut. Comme le Soleil se déplace dans le ciel, la direction de l'ombre change aussi : elle tourne tout au long de la journée.
Le Soleil semble se lever à l'est le matin et se coucher à l'ouest le soir. a) Indiquer si c'est le Soleil ou la Terre qui se déplace réellement pour expliquer ce…
Le Soleil semble se lever à l'est le matin et se coucher à l'ouest le soir.
- a) Indiquer si c'est le Soleil ou la Terre qui se déplace réellement pour expliquer ce phénomène.
- b) Donner le sens de rotation de la Terre sur elle-même (d'ouest en est ou d'est en ouest).
À Paris, le Soleil se lève à 7 h 30 et se couche à 17 h 30 un jour de début novembre. a) Calculer la durée du jour en heures. b) En déduire la durée de la nuit sur 24…
À Paris, le Soleil se lève à 7 h 30 et se couche à 17 h 30 un jour de début novembre.
- a) Calculer la durée du jour en heures.
- b) En déduire la durée de la nuit sur 24 heures.
- c) Indiquer à quel moment de la journée le Soleil est le plus haut dans le ciel.
Une classe de Toulouse mesure la longueur de l'ombre d'un bâton vertical de 1 m de haut à différentes heures d'un même jour : 9 h : 2,4 m 11 h : 1,3 m 13 h : 1,0 m 15 h…
Une classe de Toulouse mesure la longueur de l'ombre d'un bâton vertical de 1 m de haut à différentes heures d'un même jour :
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9 h : 2,4 m
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11 h : 1,3 m
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13 h : 1,0 m
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15 h : 1,6 m
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17 h : 3,1 m
- a) Indiquer à quelle heure l'ombre est la plus courte et ce que cela indique sur la hauteur du Soleil.
- b) Décrire comment varie la hauteur du Soleil au cours de la journée.
- c) Expliquer pourquoi la direction de l'ombre change au cours de la journée.
Les heures sur Terre
Midi, c'est le moment où le Soleil est le plus haut. Comme la Terre tourne, ce moment n'arrive pas en même temps partout : un lieu situé plus à l'est voit le Soleil plus tôt qu'un lieu situé plus à l'ouest. Quand il est midi à Lille, il est déjà plus tard à l'est et plus tôt à l'ouest.
La Terre fait un tour complet, soit 360°, en 24 h. En 1 heure, elle tourne de :
$$\frac{360^\circ}{24} = 15^\circ$$Pour que les horaires restent simples dans un pays, on utilise une heure légale commune (celle de la France métropolitaine, par exemple). Mais le Soleil culmine un peu plus tôt à l'est du pays qu'à l'ouest : à Strasbourg, le Soleil est au plus haut avant Brest. La ville où le Soleil culmine le plus tôt est la plus à l'est.
Il est midi à Lille. À ce même instant, un élève de la Réunion, à des milliers de kilomètres de là dans l'océan Indien, doit comprendre pourquoi l'heure y est…
Il est midi à Lille. À ce même instant, un élève de la Réunion, à des milliers de kilomètres de là dans l'océan Indien, doit comprendre pourquoi l'heure y est différente.
- a) Expliquer à l'aide de la rotation de la Terre pourquoi il n'est pas la même heure partout sur Terre au même instant.
- b) Sachant que la Terre fait un tour en 24 heures, calculer l'angle dont elle tourne en 1 heure.
Un élève veut modéliser le jour et la nuit avec une lampe et une balle, mais il tient la balle à 10 cm de la lampe et la déplace autour de la lampe pour passer du « jour…
Un élève veut modéliser le jour et la nuit avec une lampe et une balle, mais il tient la balle à 10 cm de la lampe et la déplace autour de la lampe pour passer du « jour » à la « nuit ».
- a) Indiquer ce qui, dans ce montage, ne représente pas correctement le phénomène réel.
- b) Décrire le mouvement correct à donner à la balle pour modéliser une journée.
- c) Citer une limite de cette modélisation (échelle, tailles ou distances).
Un jour donné, à Brest, le Soleil culmine à 14 h 10 (heure légale), alors qu'à Strasbourg, il culmine à 13 h 20 le même jour. a) Indiquer, en justifiant avec la rotation…
Un jour donné, à Brest, le Soleil culmine à 14 h 10 (heure légale), alors qu'à Strasbourg, il culmine à 13 h 20 le même jour.
- a) Indiquer, en justifiant avec la rotation de la Terre, laquelle de ces deux villes est la plus à l'ouest.
- b) Expliquer pourquoi le Soleil n'est pas au plus haut à la même heure légale dans les deux villes.
- c) Indiquer l'intérêt d'avoir une heure légale commune dans un pays.