Activité 1 : distance Soleil-Terre
1) D’après le document 1, la Terre est plus proche du Soleil en janvier donc en hiver pour nous (147 millions de km) et la Terre est la plus loin du Soleil début juillet donc en été pour nous (152 millions de km)
Remarque : certains ont dit qu’elle était la plus proche le 21 mars car si on prend une règle, on voit que la distance Soleil-Terre est effectivement plus petite sur le schéma.
En fait, c’est une question de perspective. Cette erreur est donc complétement compréhensible (et je n’aurais pas compté faux car la démarche est bonne).
On peut donc déjà dire que l’ Hypothèse 4 (Le Soleil est plus proche en été.) n’est pas validée
On va le vérifier en utilisant le document 2. Cette partie était plus complexe, il est normal d’avoir eu des difficultés ou de ne pas l’avoir fairt
Dans cette expérience, on remplace le soleil par une balle de 10 cm et la Terre par une bille de 1 mm de diamètre.
Les proportions entre la Terre et le Soleil sont respectées (le Soleil a bien un diamètre 100 fois plus grand que celui de la Terre), ainsi que la distance entre le Soleil et la Terre.
C’est donc comme si on avait pris une photo du vrai Soleil et de la vraie Terre et que l’on avait réduit cette photo 10 milliards de fois (oui, les distances dans l’espace sont très grandes!)
2) Si vous prenez une bille de 1 mm de diamètre (la Terre), si le haut de la bille est à 14,7 mètres de la balle Soleil, le bas sera aussi à 14,7 mètres ± 1 mm.
3) Même en penchant la bille dans un sens ou dans un autre, on ne peut pas avoir le haut à 14,7 mètres de la balle et la bas à 15,2 m EN MÊME TEMPS.
Vous pouvez essayer en réduisant la distance : prenez un grain de couscous et essayez de mettre le haut à 1 m de vous et le bas à 1m50 de vous. Impossible !
4) Dans la réalité, c’est l’été dans l’hémisphère Nord alors que c’est l’hiver dans l’hémisphère nord.
Si les saisons étaient expliquées par la distance au Soleil, il faudrait que l’hémisphère nord soit le plus près du Soleil (14,7 milliards de km) en même temps que l’hémisphère sud soit le plus loin du Soleil (15,2 milliards de km).
On a vu, avec le document 2, que cela n’était pas possible donc la distance Soleil-Terre qui change ne permet pas d’expliquer le phénomène des saisons.
A l’échelle de la Terre, si le point le plus près est à 14 700 000 000 km, le point le plus éloigné du Soleil serait à 14 700 012 742 km (le diamètre de la Terre est de 12 742 km). Il n’y a donc pas beaucoup de différence entre les 2 (par rapport à la distance Terre-Soleil). Si l’été arrivait lorsque la Terre était plus près du Soleil, il devrait y avoir l’été au même moment partout sur Terre, ce qui n’est pas le cas.
Conclusion : On confirme que l’ Hypothèse 4 (Le Soleil est plus proche en été.) n’est pas validée
Activité 2 : la rotation de la Terre et l’axe de la Terre
Document 3 : cas où l’axe de la Terre n’est pas penchée. France en été, Afrique du Sud en hiver
1) Sur le cliché 1, la vache et le lion sont dans le jour (à la lumière) et Totoro et le kangourou sont dans la nuit(dans l’ombre).
2) Sur le cliché 2, la nuit arrive au même moment pour la vache et pour le lion : on voit qu’ils sont tous les deux sur la ligne séparant la lumière (le jour) et l’ombre (la nuit).
3) Sur le cliché 4, on voit que Totoro et le kangourou sont sur la même ligne verticale. Ils sont encore dans le jour (lumière) mais ils vont passer dans la nuit en même temps (dans l’ombre).
4) Dans le cas où l’axe de la Terre n’est pas penché (donc dans le cas des photos du document 3) la nuit et le jour sont aussi long dans l’hémisphère nord que dans l’hémisphère sud.
(en effet, le lion est au sud et la vache est au nord et ils entre dans la nuit en même temps. C’est pareil pour Totoro (au nord) et le kangourou (au sud))
5) Dans la réalité, le jour est plus long dans l’hémisphère nord (en été) que dans l’hémisphère sud (en hiver) → il faut jour plus longtemps en été qu’en hiver.
6) le fait que la Terre tourne permet d’expliquer le phénomène du jour et de la nuit (quand on est éclairé par la lumière du Soleil = jour et quand on est dans l’ombre = nuit).
Comme un jour dure 24h, on en conclut que la rotation de la Terre dure 24h.
Conclusion :l’hypothèse n° 3 (La Terre tourne sur elle-même) n’est pas validée pour expliquer les saisons mais elle explique le phénomène du jour et de la nuit.
Document 4 : cas où l’axe de la Terre est penchée. France en été, Afrique du Sud en hiver
1) Sur le cliché 1, la vache et le lion sont dans le jour (à la lumière) et Totoro et le kangourou sont dans la nuit (dans l’ombre) mais Totoro est un peu éclairé (on peut penser que c’est le Soleil couchant. Le kangourou est plus dans la nuit que Totoro.
2) Sur le cliché 2, la vache est encore dans la partie jour (on voit son ombre), elle n’est pas encore arrivée sur la ligne séparant le jour et la nuit alors que le lion est sur cette ligne (il entre donc dans la nuit).
3) En observant les 4 clichés, on voit que le pôle Nord est toujours éclairé donc le jour dure 24h et on peut voir le Soleil à minuit (puisqu’on peut le voir tout le temps).
On ne peut pas dire avec les photos qu’il fait très froid au pôle Nord (même si c’est vrai). Il faudrait faire d’autres mesures pour vérifier cette affirmation. Cette expérience ne parle que d’éclairage, pas de température.)
4) En observant les 4 clichés, on peut dire que la durée du jour « éclairé » dans l’hémisphère Nord est plus long que le jour dans l’hémisphère sud. (en effet, la vache est plus longtemps au Soleil que le lion puisqu’elle rentre dans la nuit plus tard et le pôle nord est toujours éclairé alors que le pôle Sud est toujours dans la nuit).
(Attention ! Le phénomène jour/nuit ne découpe pas la Terre en deux parties « hémisphère Nord » et « hémisphère sud » ainsi, même si le lion entre dans la nuit avant la vache, il y a une partie de l’hémisphère sud qui est toujours dans la partie éclairée. On ne peut donc pas dire qu’il fait nuit au Sud quand il fait jour au Nord)
5) A cause de l’axe penché de la Terre, nous avons vu que le jour dure plus longtemps en été qu’en hiver or les plantes utilisent l’énergie lumineuse du Soleil pour pousser. Comme le jour « éclairé » dure plus longtemps, les plantes reçoivent plus d’énergie et vont donc mieux pousser.
De la même manière, comme le jour dure plus longtemps, la lumière du Soleil peut donc chauffer plus longtemps le sol et donc il va faire plus chaud (c’est un peu comme allumer un radiateur plus longtemps)
Conclusion : les hypothèses 2 (l’axe de la Terre est penché) et 5 (Le Soleil éclaire plus longtemps) sont validées.
remarque :
L’hypothèse 5 est en fait la conséquence de l’hypothèse 2 : le Soleil éclaire plus longtemps car l’axe de la Terre est penché.
OU l’axe de la Terre est penché DONC le Soleil éclaire plus longtemps.
On peut donc dire que la raison essentielle pour expliquer le phénomène des saisons est le fait que l’axe de la Terre est penché.
