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.

Sur la fiche élève, dans la partie "Ce que je pense", les élèves proposent une explication à la problématique.

Ils travaillent au crayon à papier et sont invités à représenter leurs hypothèses par des schémas.

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.

Des élèves viennent devant la classe mettre en oeuvre l'expérience : on constate qu'une partie de la "Terre" est dans l'ombre.

Si nécessaire, l'enseignant rappellera la nécessité de faire tourner la Terre sur elle-même. Pour l'instant, le sens et la vitesse de rotation importent peu car ce n'est pas l'objet de l'expérience.

On constate alors que le marqueur est dans la lumière puis passe dans l'ombre.

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.

Un petit jeu collectif permet de renforcer la notion découverte.

L'enseignant fait tourner le globe dans la lumière, avec un marqueur bien visible fixé dessus.

A cette phase, il est important de faire tourner le globe dans le bon sens (sans le préciser aux élèves) : le Soleil doit se lever à l'est.

1. Première partie : les élèves doivent écrire "JOUR" ou "NUIT" sur leur ardoise, selon ce qu'ils observent.
2. Deuxième partie : le jeu se complexifie et les mots "MATIN" et "SOIR" sont intégrés. Les positions du marqueur doivent être bien visibles, le matin et le soir se situant à la frontière de l'ombre et la lumière.

Note : ce jeu prépare les notions qui seront étudiées lors de la séance suivante.

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 place le marqueur sur la France et le postionne au matin (frontière entre l'ombre et la lumière).

Les élèves reçoivent la consigne suivante : "Comptez le nombre de phases de jour et de nuit pour faire un tour complet". Expliquer en précisant que le marqueur doit être revenu à sa position initiale pour effectuer un tour complet.

Validation orale collective : Il faut une journée et une nuit pour effectuer un "tour" complet.

L'enseignant pointe alors le problème qui se pose : si l'on constate qu'il faut un jour et une nuit pour une rotation complète de la Terre, on ne sait pas précisément Combien de temps dure un cycle "jour/nuit" complet ?

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.

Après correction, on constate qu'une rotation complète de la Terre sur elle-même dure toujours 24 heures mais que la durée du jour et de la nuit varie (ce phénomène sera expliqué à la séance suivante, ne pas s'y attarder).

L'enseignant peut apporter des précisions en expliquant que la durée réelle de la rotation de la Terre est de 23 h 56 min 4,1 s.

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 …