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La science du système solaire

Faites les activités décrites dans ce guide pour en savoir plus sur notre système solaire et ses planètes, météorites et lunes. Apprendre quelque chose de nouveau sur notre fascinant univers ou découvrir les étoiles à partir de notre jardin. Prépare-toi à transformer la maison en laboratoire d’astronomie pour faire des découvertes extraordinaires tout en t’amusant.

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Nuages cosmiques

Tout comme la Terre, de nombreuses planètes ont une atmosphère qui produit des nuages et des conditions météorologiques. On peut voir des nuages tourbillonnant autour de toutes les planètes du Système solaire, sauf Mercure. Crée ton propre nuage cosmique dans une bouteille. Matériel

• bouteille de boisson gazeuse en plastique de 2 litres • sac en plastique de congélation rempli de glaçons • papier noir • ciseaux • allumettes • colorant alimentaire (facultatif) Au travail!

1. Coupe la partie supérieure de la bouteille de boisson gazeuse de manière à créer une ouverture un peu plus grande que ton poing. 2. Avec le papier noir, crée un écran autour de la moitié de la bouteille. Coupe le papier de manière à ce qu’il soit ajusté à la bouteille et fixe-le à la bouteille au moyen de papier collant. 3. Remplis la bouteille au tiers avec de l’eau chaude du robinet. 4. Ajoute quelques gouttes de colorant alimentaire si tu le souhaites. 5. Demande à un adulte d’allumer une allumette, puis de l’éteindre. 6. Place immédiatement l’allumette éteinte dans la bouteille pendant quelques secondes de manière à emprisonner un peu de fumée, puis laisse-la tomber dans l’eau. 7. Couvre rapidement le dessus de la bouteille avec le sac de glaçons. 8. Regarde la bouteille : que vois-tu? Retire le sac de glaçons de la bouteille et laisse le nuage s’échapper. Que s’est-il passé?

Peu importe la planète, la formation de nuages nécessite trois conditions principales : 1. Il faut qu’un liquide puisse s’évaporer dans l’air : Dans la bouteille, nous avons utilisé de l’eau, tout comme on en trouve sur la Terre. Sur Titan, lune de Saturne, ce sont des lacs de méthane liquide qui s’évaporent dans l’atmosphère pour former des nuages. 2. Il faut qu’il y ait un écart de température assez grand pour causer de l’évaporation : Dans la bouteille, il existe un écart de température entre l’eau chaude et la glace. 3. Il faut que la vapeur puisse se condenser sur de petites particules : Des gouttelettes peuvent se former autour de sels qui se sont évaporés au-dessus des océans de la Terre ou autour de particules de poussière tourbillonnant au-dessus de la surface de Mars. Dans le cas de notre bouteille, elles se sont formées autour des particules de fumée provenant de l’allumette.

Pour plus de sécurité, demande à un adulte d’allumer l’allumette.

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Tourner en rond Les planètes de notre Système solaire tournent autour du Soleil, mais pas toutes à la même vitesse. T’es-tu déjà demandé laquelle parcourt son orbite le plus rapidement? Cette expérience va non seulement te permettre de répondre à cette question, mais aussi te montrer pourquoi.

Matériel

• paille à boire en plastique rigide • ficelle d’environ 60 cm de longueur (suffit amplement) • morceau de papier d’aluminium d’environ 30 cm sur 30 cm • clés ou rondelles en métal servant de poids • ciseaux • marqueurs de couleur

Au travail! 1. Coupe la paille pour qu’elle mesure environ 15 cm de longueur. 2. Fais passer la ficelle dans la paille. 3. Froisse le papier d’aluminium en le pressant autour de l’une des extrémités de la ficelle, de manière à en faire la « planète » en orbite. 4. Mesure 45 cm de ficelle à partir de la planète et attache le poids à cet endroit, de sorte que la paille se trouve entre la planète et le poids. Coupe la ficelle d’extra. Forme une orbite

1. Tiens la paille de la manière indiquée dans la photo ci-dessus. Ta main représente le Soleil se trouvant au centre du Système solaire. 2. Fais tourner la planète en papier d’aluminium en cercle autour de la paille, comme sur l’image ci-dessus. 3. Remarque ce qui se produit lorsque tu tires le poids vers le bas pour raccourcir l’orbite (la ficelle). Fais des essais pour l’orbite de chacune des planètes en la mesurant et en la marquant sur la ficelle, compte tenu des distances à l’échelle indiquées ci-dessus.

Que s’est-il passé?

Plus la « planète » en aluminium est proche de la paille, plus sa vitesse orbitale est rapide. Il en est de même des planètes de notre Système solaire : plus elles sont proches du Soleil, plus elles parcourent rapidement leur orbite. Les planètes sont attirées au Soleil non pas par une ficelle, mais par la force gravitationnelle. Selon la loi de la gravitation universelle de Newton, plus on se trouve près d’un objet, plus l’attraction gravitationnelle est grande. C’est ce qui explique pourquoi Mercure, planète la plus proche du Soleil, est celle qui effectue son orbite le plus rapidement – elle complète son parcours autour du Soleil en 90 jours terrestres.

Distances à l’échelle à partir du Soleil (cm) (Calculées en fonction de la ficelle de 45-cm)

Mercure 0,6 Jupiter 7,8 Vénus 1,1 Saturne 14,3 Terre 1,5 Uranus 28,7 Mars 2,3 Neptune 45,0

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Tout un impact! La surface de notre Lune est couverte de cratères d’impact, qui ont été formés par des météorites ayant traversé le Système solaire à toute vitesse avant de frapper la surface lunaire. Crée des cratères d’impact au moyen de tes propres « météorites ». Matériel • 1 000 ml de farine (environ) • 125 ml de poudre colorée – la poudre de cacao ou la poudre colorée de mélange à boisson conviennent très bien. • grand contenant peu profond, comme un plat en aluminium ou une boîte de pizza • de 3 à 5 « météorites » de différentes tailles et différents poids. Ils ne doivent pas tous nécessairement être ronds – fais des expériences avec des objets de différentes formes. Voici des suggestions :

o bille o petite pierre ou galet o balle de golf o sac d’un jeu de poches o pomme de terre o balle de tennis Au travail! Étends une feuille ou deux de papier journal ou fais l’expérience à l’extérieur pour faciliter le nettoyage. 1. Place le contenant sur le plancher et mets-y une couche uniforme de farine d’une épaisseur d’environ 2 cm. 2. Couvre la farine d’une mince couche de poudre de cacao ou de mélange à boisson. La poudre colorée représente la surface de la Lune. 3. Tiens le premier météorite à une distance de 1 à 2 mètres au-dessus de la farine (environ à la hauteur de ta tête). 4. Laisse tomber le météorite dans la farine. Qu’arrive-t-il à la farine lorsque le météorite frappe la surface? La poudre colorée t’aidera à voir les cratères d’impact. 5. Continue de créer des cratères d’impact avec des météorites dont la taille, la forme et le poids varient. Fais-les tomber de différentes hauteurs pour obtenir différents résultats. (Après avoir bombardé intensément de météorites la surface de ta lune, il se pourrait que tu la reconstruises.)

Des cratères se forment sur la Lune lorsque des météorites frappent sa surface. L’impact crée des empreintes circulaires comme celles que l’on voit à l’oeil nu à partir de la Terre.

Source: Tim Cole

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Que s’est-il passé? Lorsque les météorites frappent la farine, ils laissent des empreintes circulaires sur la surface. Ce sont des cratères d’impact, tout comme ceux que l’on retrouve à la surface de la Lune. Les météorites de grande taille créent des cratères d’impact de grande dimension et, au moment de l’impact, projettent une grande quantité de matières appelée éjectas. Si tu regardes attentivement, tu verras peut-être des lignes d’éjecta, appelées rayons, qui s’éloignent des cratères, tout comme c’est le cas sur la Lune.

Le cratère Manicougan a un diamètre de 100 km. Il est facilement visible de l’espace, vu dans l’image ci-dessus. Les scientifiques pensent qu’il a été formé par un astéroïde ayant frappé la Terre il y a quelque 215 millions d’années.

Lien avec le Canada : Cratère Manicougan, Côte-Nord (Québec)

Tu veux en savoir plus sur les cratères? Pourquoi ne pas observer toi-même les cratères de la Lune au moyen de jumelles ou visiter l’observatoire astronomique de ta région pour les voir de près à l’aide d’un télescope? À Ottawa, rends-toi à l’observatoire Helen Sawyer Hogg, au Musée des sciences et de la technologie du Canada pendant les soirées d’observation gratuite des étoiles. Pour obtenir des précisions, visite le site Web du Musée : www.sciencetech.technomuses.ca/francais/whatson/programmes-astronomie.cfm

Les météorites peuvent aussi former des cratères d’impact sur la Terre. Le deuxième cratère d’impact en étendue au monde mesure 250 km de diamètre et se trouve à Sudbury (Ontario).

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Chasse aux trésors dans le ciel nocturne Deviens un astronome en herbe et découvre comment on a exploré le ciel nocturne à l’œil nu pendant des millénaires. Pas besoin de télescope! Matériel

• lampe de poche; si tu le souhaites, couvre la lentille avec une cellophane rouge pour créer une lumière rouge (qui sera plus douce pour les yeux dans l’obscurité). • carte du ciel – voir le site Web du Musée : www.sciencetech.technomuses.ca/francais/whatson/ressources-du-domaine-de-astronomie.cfm • jumelles – de n’importe quel type (optionnelles) Choisis bien l’endroit

• Choisis un endroit aussi éloigné que possible de la lumière provenant des porches ou des lampadaires. Plus le ciel sera sombre, plus tu verras d’étoiles. • choisis un endroit sûr et confortable où tu pourras t’asseoir ou t’étendre pour bien voir le ciel. • Évite les endroits où il y a beaucoup d’arbres ou d’immeubles pour qu’il y ait aussi peu d’objets que possible te bloquant la vue. • Porte des vêtements convenant au temps qu’il fait – S’il fait froid, porte un chandail ou un manteau, et tu peux utiliser un insectifuge en été. À vos marques! Prêts? Observez!

1. Tu peux commencer à faire de l’observation lorsqu’il fait nuit, soit environ une heure après le coucher du soleil. 2. Laisse à tes yeux le temps de s’habituer à l’obscurité. N’essaie pas de regarder directement la lumière de ta lampe de poche ni les autres sources lumineuses. 3. Utilise la carte du ciel pour t’orienter. Étant donné que le ciel change en fonction de la période de l’année, assure-toi d’avoir la carte du mois courant. Amuse-toi à trouver les éléments de la liste de la course aux trésors :

En prime : Identifie la Station spatiale internationale. Avant d’aller dehors, visite le site Web de la NASA, à l’adresse ci-dessous, pour connaître les dates et heures où la Station spatiale internationale va passer au-dessus de ta région. Sois au poste à l’heure précise. La Station spatiale internationale ressemble à une étoile filante – elle passe très vite. http://spaceflight1.nasa.gov/realdata/sightings/

Objets □ Lune □ Pléiades □ Voie lactée □ Météorites (étoiles filantes)

Constellations □ Ursa Major (Grande Ourse) □ Cassiopée □ Orion (constellation hivernale) □ Triangle d’été (constellation estivale)

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Une pizza planétaire Utilise tes connaissances en astronomie pour représenter le Système solaire sur une savoureuse pizza. Le pepperoni devient Jupiter, les rondelles d’oignon deviennent les anneaux de Saturne – transforme tes garnitures préférées en délicieuses planètes, en succulents astéroïdes et en Soleil exquis. Ingrédients

• pâte à pizza ou croûte de pizza déjà préparée • sauce à pizza • fromage râpé • garnitures (à ton goût – voir les suggestions ci-dessous) Cuisson du Système solaire

1. Préchauffe le four en suivant les directives fournies sur l’emballage de la croûte de pizza ou pâte à pizza déjà préparée. 2. Place la croûte sur une plaque à pizza ou roule la pâte en forme de cercle, puis place-la sur une plaque à pizza. 3. Étale uniformément la sauce à pizza sur la croûte. 4. Parsème uniformément du fromage sur la sauce. 5. Utilise différentes garnitures pour représenter différents objets du Système solaire. Consulte les suggestions amusantes présentées dans la section Garnitures astronomiques ci-dessous. 6. Fais cuire la pizza selon les directives indiquées sur l’emballage de la croûte ou pâte préparée 7. Laisse la pizza refroidir pendant 5 minutes, puis régale-toi. Bon appétit! Garnitures astronomiques :

Les suggestions qui suivent ne sont que quelques-uns des choix possibles. Ajoute tes propres garnitures pour créer un Système solaire unique en son genre.

• planètes gazeuses géantes comme Jupiter, Saturne, Neptune et Uranus — pepperoni, saucisse ou tranches de courgette ou de tomate • petites planètes telluriques comme Mercure, Vénus, Terre, Mars — olives, tomates cerises, morceaux d’ananas, oignons verts • Soleil — tranche d’ananas ou tranche de jambon ronde • Ceinture d’astéroïdes — miettes de bacon, tomates séchées • Anneaux de Saturne — rondelles d’oignon ou de poivron vert • Lunes, comètes et météorites — champignons tranchés, câpres, flocons de piment rouge

Les chefs font tourner la pâte à pizza au-dessus de leur tête. C’est le même mouvement qui a aplati notre Système solaire il y a 4,6 milliards d’années.

Pour éviter les blessures, utilise des gants de cuisine et assure-toi d’être supervisé par un adulte.

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Recettes □ croûte de pizza ou pâte à pizza déjà préparée □ sauce à pizza □ garnitures au choix □ fromage râpé

Film Les Mouchonautes Trois jeunes mouches s’envolent en secret à bord de la fusée de la mission Apollo 11, en direction de la Lune. (nWave Pictures, 2008)

Lien Web Apprends-en davantage sur l’astronomie avec cette série de courtes vidéos créée pour souligner l’Année internationale de l’astronomie, qui présente des artefacts de la collection du Musée. www.sciencetech.technomuses.ca/francais/whatson/videos-astronomie.cfm

Livre La Grande Imagerie : Planètes, par Agnès Vandewiele et Pierre Bon Cette collection est une véritable encyclopédie pour les enfants. Elle privilégie des dessins réalistes et des textes courts, mais précis, pour qu’ils soient accessibles aux jeunes lecteurs. Les jeunes pourront ainsi approfondir leurs connaissances sur les planètes et découvrir de nouveaux sujets qui les passionneront. (Éditions Fleurus, 2001)

Expériences

□ bouteille de boisson gazeuse en plastique de 2 litres □ papier noir □ petit sac en plastique de congélation □ glaçons □ allumettes □ colorant alimentaire (facultatif) □ paille en plastique rigide □ ficelle □ papier d’aluminium

□ petit poids □ marqueurs de couleur □ farine □ poudre de couleur (ex. : mélange pour boisson ou poudre de cacao) □ « météorites » □ grand contenant profond □ lampe de poche (lumière rouge de préférence)