HAUTE ÉCOLE LÉONARD DE VINCIÉCOLE NORMALE CATHOLIQUE DU BRABANT WALLON

Site de Louvain-la-NeuveVoie Cardijn, 101348 Ottignies

COMMENT MODÉLISER LES MOUVEMENTS PLANÉTAIRES AU SECOND

DEGRÉ DE L'ENSEIGNEMENT QUALIFIANT ?

Création d'une boîte à outils

Année académique 2015-2016

Travail de fin d'études présenté en vue de

l'obtention du grade de Bachelière-Agrégée

de l'Enseignement secondaire inférieur en

Sciences par Kelly DELPIERRE

Promoteur :

Monsieur Luc NACHTERGAELE

Remerciements

Je tenais tout d'abord à remercier mon promoteur, Mr Nachtergaele, pour son

aide précieuse durant la réalisation de ce travail et pour le temps qu'il a consacré et qu'il

consacrera à la lecture de mon TFE.

Je remercie ensuite les lecteurs, pour le temps et l'attention qu'ils porteront à

mon travail.

Mes remerciements vont aussi à Mr Didier Denies de Astro BW qui a bien voulu

répondre à mes questions concernant l'observation du ciel, ainsi qu'aux membres du Kot

Astro qui m'ont gentiment accueillie pour discuter du sujet, de leurs actions au sein de

leur Kot-à-Projet.

Merci à Mr Godts et Mr Soutmans, qui ont su répondre à mes interrogations

concernant le nouveau programme de sciences dans le qualifiant et l'avenir de

l'enseignement en Belgique.

Enfin, je remercie mes proches qui m'ont aidée, conseillée et supportée ces

derniers mois afin de mener à bien ce travail.

2

Table des matièresIntroduction .................................................................................... 5Partie 1 : Contexte dans lequel s'inscrit ce travail de fin d'études .. 61.1. L'enseignement qualifiant ............................................................ 61.1.1. Accès au second degré de la filière qualifiante .................................................... 61.1.2. Le programme de formation dans le qualifiant .................................................... 61.1.3. La place de la filière qualifiante dans l'enseignement ......................................... 7

1.2. La formation scientifique dans le qualifiant ................................. 71.2.1. Le programme ...................................................................................................... 81.2.2. Thème abordé dans ce travail .............................................................................. 9

Partie 2 : Données scientifiques utiles à la compréhension des outils ............................................................................................. 132.1. Historique des découvertes liées à l'Univers .............................. 132.1.1. Les premières pensées et observations .............................................................. 132.1.2. Les modèles géo- et héliocentrique ................................................................... 142.1.3. Les mouvements planétaires : les 3 lois de Kepler ............................................ 162.1.4. Des découvertes de Galilée au début du 17e siècle à aujourd'hui ..................... 19

2.2 Composantes du système solaire ................................................. 192.2.1 Le Soleil .............................................................................................................. 192.2.2 Les planètes ......................................................................................................... 20

2.3. L'astronomie : observer le ciel ................................................... 24Partie 3 : Présentation, exploitation et complémentarité des outils didactiques .................................................................................... 293.1. Outil 1 : Earth's Orbit and Daylight ........................................... 293.1.1. Présentation générale ......................................................................................... 293.1.2. Fonctionnement de l'outil ................................................................................... 293.1.3. Buts poursuivis .................................................................................................. 313.1.4. Notions abordées et idées d'exploitation de l'outil ............................................. 32

3.2. Outil 2 : Stellarium .................................................................... 343.2.1. Présentation générale ......................................................................................... 343.2.2. Fonctionnement de l'outil ................................................................................... 343.2.3. Buts poursuivis .................................................................................................. 363.2.4. Notions abordées et idées d'exploitation de l'outil ............................................. 36

3.3. Outil 3 : Démarche d'observation du ciel ................................... 393.3.1. Présentation générale ......................................................................................... 393.3.2. Buts poursuivis .................................................................................................. 393.3.3. Notions abordées et idées d'exploitation ............................................................ 40

3.4. Outil 4 : Chemin du système solaire .......................................... 423.4.1. Présentation générale ......................................................................................... 423.4.2. Buts poursuivis .................................................................................................. 423.4.3. Notions abordées et idées d'exploitation ............................................................ 423.4.4. Variante possible ................................................................................................ 44

3.5. Outil 5 : « Planétarium » ............................................................ 453.5.1. Présentation générale ......................................................................................... 45

3

3.5.2. Buts poursuivis .................................................................................................. 453.5.3. Notions abordées et idées d'exploitation ............................................................ 453.5.4. Variante possible ................................................................................................ 47

Conclusion .................................................................................... 48Bibliographie ................................................................................ 49Annexes ........................................................................................ 52Annexe 1 ........................................................................................... 52Annexe 2 ........................................................................................... 53

4

IntroductionDès notre premier stage dans l'enseignement qualifiant, nous entendons parler du

nouveau programme de sciences qui bouleverse cette filière. Nouveaux sujets et

nouveaux processus d'apprentissage y sont proposés.

À cette même période, des cours de préparation au travail de fin d'études, aussi appelé

TFE, nous permettent de mieux comprendre le but de ce travail, les tenants et

aboutissants de celui-ci. Rapidement, il nous est demandé de choisir un sujet vers lequel

nous tourner. Sachant que j'avais dans l'idée de travailler un sujet de didactique qui

n'avait pas encore été exploité, les nombreux sujets proposés en rapport avec le nouveau

programme du second degré du qualifiant ont de suite retenu mon attention, et un en

particulier : les mouvements planétaires, le système solaire, les étoiles et les planètes…

Ce sujet ne m'avait jamais été enseigné avant d'avoir quelques notions à l'École

Normale. Quoi de plus passionnant que de travailler sur un sujet qui nous est peu

connu ? Un sujet pour lequel aucun autre travail n'avait été réalisé auparavant, pour le

qualifiant ? Pour lequel je serais la première à proposer mes idées et développements ?

Dès la troisième année de baccalauréat, mon premier objectif était de définir plus

précisément ma question de recherche en définissant les besoins des élèves pour

développer ce sujet. Je me suis rapidement rendu compte que le problème des élèves

était de visualiser, étant donné que les observations à ce sujet sont compliquées.

Je suis donc partie sur l'idée de la modélisation des mouvements planétaires. Les outils

informatiques étant de plus en plus utilisés dans les classes, mon but n'était pas de tout

inventer mais bien de reprendre certains outils déjà existants et d'expliquer en quoi ils

sont intéressants et comment ils peuvent compléter des outils matériels à exploiter ou à

construire en classe.

Grâce aux différentes rencontres eues avec mon promoteur Mr Nachtergaele, ainsi que

les interviews entretenues avec les membres du Kot Astro et Mr Denies, j'ai pu

sélectionner une série d'outils. Mais avant de les présenter, une remise en contexte du

sujet s'impose, ainsi que quelques explications scientifiques relatives à ce thème et

essentielles à l'exploitation des outils en classe.

J'espère que ce travail permettra aux professeurs en manque d'inspiration de trouver des

activités ludiques et motivantes à intégrer à leurs cours. Bonne lecture !

5

Partie 1 : Contexte dans lequel s'inscrit cetravail de fin d'études

1.1. L'enseignement qualifiant1.1.1. Accès au second degré de la filière qualifiante1

Nous sommes en 2014 lorsqu'un nouveau programme, intitulé « Programme –

Formation scientifique » apparaît dans la filière qualifiante aux deuxième et troisième

degrés de cet enseignement, pour le cours de formation scientifique, plus familièrement

appelé cours de sciences.

Au premier degré, la filière qualifiante n'existe pas en Belgique. On parle d'un tronc

commun à tous : tous les élèves sortants de l'école primaire se retrouvent en secondaire,

qu'ils aient ou non réussi leur certificat d'études de base (CEB). Les élèves ayant réussi

le CEB se retrouvent dans le premier degré commun. Ceux ayant échoué cette épreuve

se retrouvent dans le premier degré différencié. Les élèves ayant des difficultés après la

1ère année passe en 2e année avec un plan individuel d'apprentissage. Les élèves qui n'ont

pas réussi leur certificat d'études du premier degré devront rejoindre une 2e année

complémentaire (2S). Après 3 années passées dans le premier degré, l'élève se retrouve

automatiquement au second degré. Deux cas sont possibles : soit l'élève a atteint le

niveau de maîtrise requis pour suivre le second degré de l'enseignement secondaire

ordinaire et se retrouve face à un choix : continuer en transition, enseignement général

et technique de transition, ou s'orienter dans une filière qualifiante, technique de

qualification ou professionnel. Soit l'élève n'a pas acquis ce niveau ; une année

spécifique de différenciation et d'organisation, appelée 3S-DO est organisée.

1.1.2. Le programme de formation dans le qualifiant2

Dans l'enseignement de transition, au second degré, nous ne retrouvons que des cours

dits « communs » tels que le français, l'histoire, la géographie, les sciences et d'autres,

dont le nombre de périodes varie selon l'option choisie par l'élève. La filière qualifiante

est plus diversifiée : la formation technique de qualification est composée d'une filière

commune de 14 périodes, sans variation de période en fonction du secteur choisi, dont 2

1 SLFP ENSEIGNEMENT, Rentrée 2015-2016, un virage à négocier comportant 3 réformes importantes,[en ligne], http://www.slfp-enseignement.be/sites/default/files/Rentree.pdf (page consultée le 24 avril2016) ; FÉDÉRATION WALLONIE-BRUXELLES, La structure de l’enseignement secondaire ordinaire deplein exercice, [en ligne], http://www.enseignement.be/index.php?page=24547&navi=45 (pageconsultée le 24 avril 2016).

2 SLFP ENSEIGNEMENT, op. cit.

6

périodes sont consacrées à la formation scientifique. La formation professionnelle ne

comprend que 12 périodes communes dont 2 dédiées à la formation scientifique. Le

reste des cours est consacré à la formation optionnelle, c'est-à-dire uniquement les cours

spécifiques à l'option choisie. Certains cours de sciences peuvent se retrouver dans cette

partie optionnelle de l'horaire, mais ceux-ci ne sont pas concernés par le nouveau

programme de formation scientifique appliqué à la formation commune.

1.1.3. La place de la filière qualifiante dans l'enseignementEn Belgique, la filière qualifiante est, à tort, peu valorisée. Le récent pacte pour un

enseignement d'excellence qui est à la base de ces nouveaux programmes a pour but de

revaloriser cette filière, citons : « encore trop souvent assimilée à une filière de

relégation »3, relégation des populations moins favorisées… D'après le livre Pédagogies

émancipatrices et revalorisation de l'enseignement technique de Jean-Marie Lange, en

Belgique « les parents vont choisir en priorité l'enseignement général pour leurs enfants

et si ça ne va pas, ils les orienteront en sections techniques puis après si cela ne va

toujours pas en section professionnelles »4. L'enjeu d'aujourd'hui avec le pacte

d'excellence est d'améliorer l'orientation dans ces filières ainsi que combattre la

relégation systématique de certains jeunes5. D'après Philippe Soutmans, le tronc

commun susceptible d'être allongé jusqu'à la troisième, voire la quatrième secondaire

devrait contenir des cours variés, tant techniques que généraux, permettant une

meilleure orientation vers les humanités supérieures, elles-mêmes orientées soit, vers

l'enseignement supérieur, soit l'apprentissage d'un métier6.

1.2. La formation scientifique dans le qualifiantCe n'est que depuis la rentrée 2015-2016 que le cours commun de formation scientifique

a été mis en place dans certaines écoles du qualifiant. À partir de 2016, le programme

sera d'application pour toute la filière7.

3 « Quels sont les constats qui expliquent le lancement d'un pacte pour un enseignementd'excellence? », [en ligne], http://www.pactedexcellence.be/quels-constats-fondent-le-pacte-d-excellence/ (page consultée le 24 avril 2016).

4 LANGE J.-M., Pédagogies émancipatrices et revalorisation de l'enseignement technique, Paris,L'harmattan, 2002, p. 85.

5 « Quels sont les constats (…) », op. cit.6 D'après les propos de Philippe Soutmans, recueillis le 17 mai 2016.7 FÉDÉRATION DE L'ENSEIGNEMENT SECONDAIRE CATHOLIQUE, Propositions d'accompagnement et de

formation, [en ligne], http://enseignement.catholique.be/segec/fileadmin/DocsFede/FESeC/francais /NouveauxprogrammesBImars.pdf (page consultée le 24 avril 2016), p. 6.

7

1.2.1. Le programme8

Ce tout nouveau programme de formation scientifique est destiné aux deuxième et

troisième degrés de l'enseignement qualifiant, technique et professionnel, dans l'idée

d'une continuité de la matière. Ce document est accompagné d'un référentiel de

compétences terminales et savoirs communs, qui aide à la compréhension de la structure

générale des différents thèmes abordés au cours de ces 4 années.

Au terme de chacun des degrés, dix unités d'acquis d'apprentissage (UAA) sont

proposées et doivent être vues. Une unité d'acquis d'apprentissage peut être définie

comme un ensemble cohérent de ce que l'élève sait, comprend, est capable de réaliser au

terme d'un processus d'apprentissage, qui est susceptible d'être évalué, selon les

différentes définitions de « unité » et d' « acquis d'apprentissage » proposées dans le

document reprenant les compétences et savoirs terminales9.

Pour mener à bien ce projet d'acquisition d'apprentissage, ou développement de

compétences, trois dimensions alimentent le processus : la connaissance, l'application et

pour terminer le transfert. Chaque unité d'enseignement a ses exigences en ces trois

dimensions. Attention, ce référentiel stipule bien l'importance de créer des liens, des

interactions entre les connaissances et l'application à des situations connues dans le but

d'appréhender au mieux le transfert à des situations nouvelles, aussi appelées tâches. Le

schéma de la figure 110, présente ces trois formes

d'apprentissage et met en évidence l'interaction entre

celles-ci, tandis que la figure 211, de la page suivante,

synthétise l'ensemble du processus d'apprentissage de

l'apprenant préconisé dans ce programme à travers les

trois dimensions.

Dans le second degré de l'enseignement secondaire

général, nous retrouvons aussi ces trois dimensions.

8 FÉDÉRATION DE L'ENSEIGNEMENT SECONDAIRE CATHOLIQUE, Compétences terminales et savoirscommuns en formation scientifique humanités professionnelles et techniques, Juillet 2013, p. 11.

9 Ibidem, p. 4.10 Ibidem, p. 5.11 FÉDÉRATION DE L'ENSEIGNEMENT SECONDAIRE CATHOLIQUE, Programme formation scientifique 2e et

3e degrés professionnel et technique de qualification, [en ligne],http://admin.segec.be/documents/7379.pdf, (page consultée le 24 avril 2016), Bruxelles, 2014, p. 14.

8

Figure 1: Interaction entre les trois compétences de l'enseignement qualifiant.

Concernant le second degré, cinq UAA sont prévues pour la 3e année, les UAA 1, 2, 3, 4

et 5. Ces 5 UAA s'inscrivent dans cinq thèmes différents. Les unités suivantes, 6, 7, 8, 9

et 10 sont la continuité des cinq premières unités vues, aussi réparties dans les cinq

thèmes généraux. Aucune différence n'est faite entre le qualifiant technique et

professionnel.

Au troisième degré, même principe qu'au second et toujours dans la continuité des cinq

thèmes. Les UAA 11 à 15 sont vues en 5e année de qualification technique et les UAA

de 16 à 20 en 6e année. Par contre, le professionnel étant souvent prolongé d'une 7e

année, les UAA 11 à 20 doivent être vues, mais le tout peut être réparti sur les trois

années de ce degré. Le programme propose d'ailleurs une planification comme suit :

« En 5e année, UAA 11, 12 et 13. En 6e année : UAA 14, 15, 17 et 18. En 7e année UAA

16, 19 et 20. »

Afin de connaître les thèmes, les sujets et les moments où seront abordés ces notions

dans la scolarité d'un élève du qualifiant, un tableau récapitulatif se trouvant en annexe

(annexe 1) permet de synthétiser l'ensemble de ces unités d'acquis d'apprentissage.

1.2.2. Thème abordé dans ce travailCe travail s'inscrit dans le thème 1 intitulé « la Terre, une planète habitée dans

l'univers », et plus précisément dans l'unité d'acquis d'apprentissage 1 « les mouvements

de la Terre ». Elle est suivie par les UAA intitulées : « biodiversité et évolution » (UAA

6), « activités humaines et modification environnementales » (UAA 11) et « évolution

du vivant » (UAA 16). Pour cette unité, aucun pré requis n'est demandé. En effet, cette

unité ne fait suite à aucune thématique abordée dans le premier degré.

Le tableau12 ci-dessous (figure 3) nous permet d'avoir une vue d'ensemble de la

12 FÉDÉRATION DE L'ENSEIGNEMENT SECONDAIRE CATHOLIQUE, Compétences (…) op.cit., p. 17.

9

Figure 2: Synthèse du cheminement d'apprentissage développé dans le programme des deuxième et troisième degrés du qualifiant.

compétence à développer, les éléments des différentes dimensions (Connaissance –

Application – Transfert, CAT) du processus qui devront être acquis par l'élève, les

ressources ainsi que les stratégies transversales.

Ce thème n'est pas nouveau dans l'enseignement : le programme de sciences du

troisième degré de l'enseignement de transition en sciences 6 périodes par semaine, écrit

en 2010, a pour thème numéro 2, en 5e année, la gravitation. Le contenu à voir est

similaire : les lois de la gravitation universelle, permettant d'aborder les applications

telles que le satellite et la révolution des astres dans le système solaire. L'approche

historique également, proposée mais non obligatoire dans le programme de transition, à

propos des systèmes géo- et héliocentrique peut se raccrocher au système solaire dans

son ensemble proposé dans le programme du qualifiant. Tout comme les trois lois de

Kepler qui, dans le nouveau programme du qualifiant, pourraient correspondre à la

révolution de la Terre autour du Soleil qui est aussi une notion à aborder pour mieux

comprendre les phénomènes observés tels que l'alternance jour/nuit. D'ailleurs, les

10

Figure 3: Tableau synthétique de l'UAA 1.

propositions de mise en œuvre de cette matière développée dans le général et technique

de transition mettent en avant l'étude de ces phénomènes13.

Ajoutons que dans ce programme écrit en 2010, l'idée d'utiliser des simulations

informatiques est déjà intégrée. Le programme de 2014 insiste davantage, en général,

sur l'utilisation des nouvelles technologies dans l'ensemble des thèmes.

Ce thème, dans le second degré, au programme de l'enseignement qualifiant pour un

cours commun, et donc non optionnel, est totalement inédit : le public qui aura

l'occasion d'aborder cette matière sera plus jeune qu'auparavant, moins avancé dans le

cursus scolaire mais aussi moins concerné que les élèves qui voyaient cette matière dans

le cadre d'une option choisie. Le niveau des notions à voir au second degré sera d'autant

moins poussé que ce qui est proposé dans ce programme du troisième degré.

La question est alors la suivante : pourquoi avoir intégré ce programme dans le

qualifiant et à ce niveau d'étude ? Philippe Godts, enseignant et conseiller pédagogique

ayant participé à l'écriture du programme, répond à cette question :

Ce thème est intéressant pour comprendre comment fonctionnent les

sciences. Tout d'abord parce que les élèves ont des pré-conceptions

venant de leur observation, par exemple ils ont l'impression que le soleil

se déplace autour de la Terre, que la Terre est statique, alors que si on va

plus loin, on découvre qu'en réalité c'est nous qui bougeons. C'est étonnant14.

De plus, cette unité part de ce que les élèves ressentent : la température en été et en

hiver, la différence de température entre les différentes régions du globe. Or, ce genre de

classe est assez hétérogène au niveau des nationalités. Cela permet de concerner

l'ensemble des élèves. On part ici sur des situations concrètes et connues des élèves qui

permettent d'introduire le cours de sciences.

Philippe Godts ajoute que l'entièreté du thème a été introduite par cette unité en partant

de la base : si un extra-terrestre arrivait avec son vaisseau spatial, il verrait tout d'abord

la Terre, et que celle-ci est en mouvement. Puis il verrait que cette Terre est riche en

biodiversité, que les humains composant cette biodiversité sont capables de modifier

l'environnement dans une logique d'évolution qui a commencé il y a des milliers

13 FÉDÉRATION DE L'ENSEIGNEMENT SECONDAIRE CATHOLIQUE, Programme sciences générales 3e degré,[en ligne], http://admin.segec.be/documents/5558.pdf, (page consultée le 24 avril 2016), Bruxelles,2010, p. 122-123 ; FÉDÉRATION DE L'ENSEIGNEMENT SECONDAIRE CATHOLIQUE, Compétences (…)op.cit., p. 26-27.

14 Propos tenus par Philippe Godts, conseiller pédagogique, recueillis par téléphone le 7 avril 2016.

11

d'années et qui continue à mesure que le temps passe.

Cette unité pose donc de nombreuses questions : comment la Terre tourne-t-elle ? Où ?

Autour de quoi ? Les outils didactiques sont des supports intéressants pour aborder ces

questions, et même si la réforme menait à un tronc commun jusqu'en 3e secondaire, nous

espérons que ce thème se retrouvera à un autre moment du cursus scolaire de l'élève.

Pour mieux répondre à toutes ces questions, citons quelques informations concernant

notre système planétaire à la partie 2 de ce travail.

12

Partie 2 : Données scientifiques utiles à lacompréhension des outils

2.1. Historique des découvertes liées à l'Univers2.1.1. Les premières pensées et observations15

L'histoire de l'Univers, et plus particulièrement du système solaire, débuta à

l'Antiquité. En Grèce, en Égypte ou encore à Babylone, on observait les planètes, leur

mouvement, et plus particulièrement Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne. La Lune

est aussi grandement observée et prise comme repère. Ils vont même jusqu'à organiser

leur temps selon cette dynamique : l'année, les mois, les semaines et les jours sont créés

sur base de la position des astres dans le ciel. Ces normes que chaque civilisation

possédait ont évolué dans le temps, mais le principe général reste le même. À titre

indicatif, la fête de Pâques est fixée au 1er dimanche qui suit la première pleine lune de

printemps.

Pour donner un exemple concret, prenons les constellations du zodiaque, prenant source

dans la culture occidentale. En une année, 365 jours, la Terre effectue une révolution du

Soleil, c'est-à-dire qu'elle a parcouru un cercle (une éclipse plus précisément) autour de

celui-ci. Si on prend la figure 416, vu de la Terre en novembre, le jour, le Soleil est

devant la constellation du Scorpion. Étant donné que le Soleil est devant, la

constellation n'est pas visible de la Terre. Le Soleil nous « éblouit » ce qui ne nous

permet pas de voir ces étoiles. Mais comme la Terre tourne sur elle-même dans un

mouvement de rotation, nous nous retrouvons comme dos au Soleil. La constellation qui

nous sera visible la nuit sera

celle qui sera en face de la

constellation cachée par le

Soleil, c'est-à-dire le Taureau.

Les Anciens ont donc divisé

l'année, en 12 parties égales

correspondant aux mois, en

fonction de la constellation qui

15 COMINS F., À la découverte de l'univers, Paris, 2011, p. 33 ; ACKER A., Astronomique astrophysique,Paris, Dunod, 2013, p. 3-6 ; VERBIEST-SCIEUR Y. e.a., Physique 5e Sciences générales, Bruxelles, DeBoeck, 2006, p. 64.

16 ACKER A., op. cit., p. 5.

13

Figure 4: « Mouvement apparent annuel du Soleil à travers les treize constellations du zodiaque situées le long de la bande écliptique du ciel. »

est « traversée » par le Soleil et que nous ne pouvons voir. Aujourd'hui, ces 12

constellations font référence à des signes astrologiques. La « treizième » constellation,

appelée « Ophiuchus » n'a pas été prise en considération.

Bien sûr, seule l'observation a permis à ces hommes de remarquer les changements

fréquents des constellations visibles ou non dans le ciel de nuit. En effet, la figure 4

n'aurait pas pu avoir été réalisée à cette époque pour une raison simple : la

représentation de l'Univers plaçait la Terre au centre de celui-ci. On appelle cette

représentation le « modèle géocentrique ».

2.1.2. Les modèles géo- et héliocentrique17

Toujours par l'observation du ciel, les scientifiques de l'Antiquité tentèrent de

comprendre les mouvements des cinq planètes citées ci-dessus, comme l'explique

l'extrait du livre de Neil Comins : « Les Grecs savaient que les planètes bougeaient

lentement par rapport aux étoiles « fixes » qui composent les constellations »18. De cette

façon, les Grecs ont pu prendre pour repère ces étoiles fixes et observer le mouvement

des planètes. Ils remarquèrent notamment

que certaines planètes se dirigeaient parfois

vers la gauche des étoiles fixes, s'arrêtent

puis repartent vers la droite, selon la

période de l'année, comme représenté à la

figure 519 dans le cas de Mars.

17 ACKER A., op. cit., p. 5, 8 ; COMINS F., op. cit., p. 33-36 ; VERBIEST-SCIEUR Y. e.a., op. cit., p. 72-74.18 COMINS F., op. cit., p. 33.19 PHYSICAL SCIENCES STUDY COMMITEE, La physique, Paris, Dunod, 1967, p. 346.

14

Figure 5: « Mouvement apparent particulier de la planète Mars par rapport aux étoiles fixes. Mars, à divers intervalles, semble changer le sens de son mouvement. »

Claude Ptolémée (90 ap. J.-C.-168 ap. J.-C.)

expliqua par un modèle construit sur base de

nombreuses mesures comment ces planètes

semblaient « retourner en arrière ». Son

modèle montrait que « la planète décrivait un

petit cercle dont le centre se déplaçait

suivant une orbite circulaire autour de la

Terre20. » En suivant la trajectoire de la

planète, une boucle de rétrogradation se

forme, expliquant pourquoi la planète

semble se déplacer de la gauche vers la

droite. La figure 621 illustre la trajectoire

d'une de ces planètes : Jupiter. Ces explications étaient néanmoins très complexes

Avant les explications de Claude Ptolémée à propos du modèle géocentrique, Aristarque

de Samos (2e siècle av. J.-C.) avait déjà proposé un nouveau modèle de l'Univers : un

modèle dont le centre serait le Soleil, aussi appelé modèle héliocentrique, qui n'est

accepté qu'en 1543 lorsque Copernic (1473-1543) publie son traité De revolutionibus

Orbium Coelestium (Des révolutions des sphères célestes)22. À l'époque il était

impensable que la Terre, une masse si importante, puisse tourner sur elle-même, et si

c'était le cas, les lois physiques seraient différentes et un vent se ferait ressentir. De plus,

la Terre ne pouvait pas être considérée comme une planète ou tout autre astre du Ciel.

Par observation, ils ne voyaient rien tourner autour d'un autre astre, donc tout devait

tourner autour de la Terre. Copernic, lui, reprend ces idées et les contredit en avançant

tout d'abord :

Le Soleil a une place primordiale : la beauté de l'astre et son importance

comme source de lumière et de vie méritent en effet la place centrale. Il est

plus rationnel de faire tourner la Terre plutôt qu'un corps immensément

grand comme l'est la sphère porteuse des étoiles. Ce modèle héliocentrique

est simple et logique : plus l'astre est éloigné du Soleil, plus son

mouvement est lent, pour se terminer par la voûte céleste qui, elle, est

fixe23.

20 PHYSICAL SCIENCES STUDY COMMITEE, op. cit., p. 348.21 ACKER A., op. cit., p. 8.22 Ibidem, p. 5, 8.23 VERBIEST-SCIEUR Y. e.a., op. cit., p. 72.

15

Figure 6: Modèle géocentrique, expliquant la trajectoire de la planète Jupiter.

Concernant ces arguments, Copernic ne se base sur aucune observation. Par contre, c'est

en observant les planètes qu'il eut l'idée de déterminer les configurations planétaires,

définies comme « l'organisation géométrique de la Terre, une autre planète et le

Soleil24 ». Les planètes Mercure et Vénus se situent ainsi entre la Terre et le Soleil,

tandis que la Terre se situe entre les trois planètes restantes et le Soleil. N'oublions pas

que les planètes Uranus et Neptune n'ont pas encore été découvertes. Cependant,

Copernic avait une vision circulaire des orbites des planètes. Galilée (1564-1642), lui,

prouva grâce à des observations approfondies sur la Lune, Jupiter, Vénus et le Soleil que

le modèle géocentrique ne convenait pas. Par exemple, dans le modèle géocentrique,

Vénus ne pouvait apparaître que sous forme de croissant. Galilée, grâce à sa lunette,

constate qu'à certains moments, Vénus est pleine, formant un premier argument pour la

théorie héliocentrique. De plus, il observe que la taille de Vénus varie, ce qui s'explique

par l'éloignement de cette dernière par rapport à la Terre. À nouveau, le système

géocentrique dans lequel Vénus était à une distance fixe de la Terre ne correspond plus

aux observations.

2.1.3. Les mouvements planétaires : les 3 lois de KeplerTycho Brahé (1546-1601), professeur de Johannes Kepler (1571-1630) n'acceptait pas le

modèle héliocentrique tel que le présentait Copernic. Il imaginait plutôt que le Soleil

tournait autour de la Terre, mais que les autres planètes tournaient autour du Soleil.

Grâce à des mesures précises, il prouva, d'après le Physical Science Study Committee

« que les orbites de Copernic n'étaient que grossièrement exactes25. »

Après la mort de Tycho Brahé, Kepler se servit des données précises récoltées par son

professeur pour tenter d'expliquer, par les mathématiques, les mouvements des planètes.

Il se détacha de la vision géocentrique de Tycho Brahé pour adopter la vision

héliocentrique de Copernic ainsi que l'idée que la Terre tournait sur elle-même. Par

contre, il affirma que Copernic avait tort en avançant que les planètes se mouvaient

autour du Soleil en suivant une trajectoire circulaire. Ces affirmations furent démontrées

plus tard par Newton, et s'avèrent être applicables à n'importe quel corps gravitant

autour d'un autre26.

La première loi de Kepler est la suivante : « Les orbites des planètes autour du Soleil

24 COMINS F., op. cit., p. 36.25 PHYSICAL SCIENCES STUDY COMMITEE, op. cit., p. 350.26 Ibidem, p. 349 – 350.

16

sont des ellipses dont le Soleil occupe l'un des foyers »27. Ajoutons que le second foyer

est un point fictif de l'Univers. De plus, rappelons qu'une ellipse est définie comme

« une courbe fermée englobant deux points (les foyers) de telle sorte que la distance

totale d'un foyer à n'importe quel point de la courbe jusqu'à l'autre foyer est égale à une

constante28. » Une ellipse dont les foyers sont confondus est un cercle. Par contre, une

ellipse dont les foyers sont totalement éloignés s'apparente à une ligne droite.

L'excentricité « e » d'une planète est la forme de l'ellipse qu'elle parcourt lors de sa

trajectoire autour du Soleil, calculée par la formule suivante :

e = FF 'AB

F et F´ étant les deux foyers respectifs et

AB la distance maximale entre deux

points de l'ellipse, comme représenté à la

figure 729, ci-contre.

La grandeur de l'excentricité est comprise

entre 0 (cercle) et 1 (segment de droite).

Dans le système solaire, l'excentricité des planètes est très faible30 (voir tableau de la

page 26).

Après cette première loi à propos de la trajectoire des planètes autour du système

solaire, Kepler s'attaqua à la vitesse des planètes. Tycho Brahé, dont les écrits sur ses

observations assidues du ciel avaient déjà été utilisés par Kepler pour édifier sa

première loi, mit en évidence le fait que les planètes ne bougeaient pas à vitesse

constante et plus précisément que la vitesse augmentait lorsque celles-ci s'approchent du

Soleil. Kepler, s'aidant de sa première théorie, décrit ce phénomène particulier, illustré à

la figure 831 de la page suivante : en prenant une durée constante de 30 jours, pendant

laquelle une planète parcourt une distance d'un point A à un point B tous deux éloignés

du Soleil, si on rejoint l'arc AB de l'ellipse au Soleil, une surface « triangulaire » est

représentée dont l'aire est identique à n'importe quelle surface obtenue à partir d'un arc

27 COMINS F., op. cit., p. 39.28 « Ellipse », dans Universe, Solar Systems, stars, and galaxies, SEEDS M. et BACKMAN D., 8e édition,

s.l., International Edition, 2014 p. 499.29 Illustration trouvée sur le site http://www.univers-astronomie.fr/articles/systeme_solaire/117-lois-de-

kepler.html (page consultée le 24 avril 2016).30 COMINS F., op. cit., p. 39.31 Ibidem, p. 40.

17

Figure 7: Ellipse.

d'ellipse de deux points séparés d'une même durée, ici 30 jours. Or, si le Soleil se situe à

une distance moins importante des points C et D, que A et B, la distance entre C et D, et

donc la distance parcourue par la planète sera d'autant plus importante, mais pour une

durée toujours égale à 30 jours. Pour conclure, on peut dire que la vitesse d'une planète

augmente lorsque la distance entre le Soleil et cette planète se réduit32. Cette affirmation

découle de la seconde loi de Kepler : « Le segment qui joint une planète et le Soleil

balaie des surfaces égales en des intervalles de temps égaux33. »

Pour terminer, la troisième loi de Kepler affirme que : « Le carré de la période de

révolution d'une planète autour du Soleil est proportionnel au cube de la longueur du

demi-grand axe de son orbite34. » Le demi-grand axe de l'orbite d'une planète peut être

apparenté à la distance moyenne séparant la planète elle-même du Soleil. En

mathématique, on peut écrire que :

T 2

r3=constante

T étant la période de révolution de la planète en années terrestres et r la longueur

moyenne du demi-grand axe de l'orbite35.

32 COMINS F., op. cit., p. 39-41.33 Ibidem, p. 39-41.34 Ibidem, p. 41.35 Ibidem, p. 41 ; PHYSICAL SCIENCES STUDY COMMITEE, op. cit., p. 353.

18

Figure 8: Représentation schématique des surfaces, dont les aires sont égales, en un intervalle de temps égal, pour des distances parcourues différentes pour cet intervalle.

2.1.4. Des découvertes de Galilée au début du 17e siècle à aujourd'hui36

L'idée de Galilée a été de tourner les instruments d'optique existants, les lunettes, vers le

ciel pour observer plus précisément ses éléments, voire d'en découvrir d'autres. Les

quatre lunes de Jupiter furent ainsi découvertes, ainsi que les taches du Soleil.

Les 17e et 18e siècles sont marqués par différentes avancées ou événements marquant

l'intérêt certain des scientifiques de l'époque de connaître les moindres détails du

système solaire. Ainsi, les premiers observatoires furent construits en Europe, à Paris et

à Greenwich. Newton « construit le premier télescope37. » La planète Uranus est

découverte, des grandeurs telles que des distances ou des diamètres sont évaluées et des

théories plus complexes commencent à voir le jour : c'est ainsi qu'à la fin du 18e siècle,

les scientifiques parleront de galaxie.

Les avancées technologiques des siècles suivants ne feront qu'affiner les mesures et les

recherches, nous permettant d'en savoir toujours plus et plus précisément.

2.2 Composantes du système solaire2.2.1 Le Soleil38

Avant toute chose, il faut savoir que le Soleil est la principale source d'énergie de la

Terre. Il est une étoile car il est principalement composé de gaz : l'hélium et l'hydrogène.

Si on compare ses propriétés physiques à celle de la Terre, il a une masse d'environ 333

000 fois celle de la Terre et un rayon 109 fois plus grand. Tout comme la Terre, le Soleil

effectue un mouvement de rotation autour du centre de la galaxie.

L'énorme quantité d'énergie produite par le Soleil vient de la fusion des noyaux

d'hydrogène à l'intérieur du Soleil, qui libère une grande quantité d'énergie, visible

lorsque celle-ci est éjectée dans l'espace, faisant briller le Soleil.

En ce qui concerne son atmosphère, trois couches peuvent être distinguées. De

l'intérieur vers l'extérieur, nous retrouvons tout d'abord la photosphère, la seule partie du

Soleil visible à l'œil nu, malgré qu'elle soit la couche la moins épaisse de cette

atmosphère (environ 400 km). Par contre, cette couche n'est pas « lisse ». Des granules

se forment à la surface du Soleil, d'environ 1 000 km, dont les gaz montent et

descendent dans un mouvement de convection.

36 ACKER A., op. cit., p. 9-10 ; COMINS F., op. cit., p. 41.37 ACKER A., op. cit., p. 9.38 Ibidem, p. 175-179 ; COMINS F., op. cit., p. 260-275 ; BACKMAN D. et SEEDS M., op.cit., p. 499.

19

La chromosphère est la couche située juste au-dessus de la photosphère. Elle n'est

visible à l’œil nu que lors d'une éclipse totale. Cette couche d'environ 2 000 km

d'épaisseur est caractérisée par des spicules fins, qui sont en fait des jets de gaz pouvant

atteindre jusqu'à 10 000 km et même s'échapper. On appelle cela le vent solaire. Enfin la

couronne, uniquement visible lors d'une éclipse totale également, s'étend sur plusieurs

millions de kilomètres.

Pour ce qui est de la température du Soleil, elle est de l'ordre de 5800 Kelvins à la

surface et de 1,5.106 Kelvins en son centre. Les variations de température à la surface du

Soleil sont visibles grâce aux taches plus sombres, régions plus froides, qui la

composent, et sont principalement dues aux champs magnétiques.

2.2.2 Les planètesHuit planètes, dont les propriétés physiques et chimiques varient, composent le système

solaire. Toutes gravitent autour du Soleil selon une trajectoire elliptique dont le Soleil

est l'un des foyers. Quatre d'entre elles sont appelées planètes telluriques, il s'agit de

Mercure, Vénus, la Terre et Mars, tandis que les quatre autres, Jupiter, Saturne, Uranus

et Neptune sont des planètes dites joviennes.

A. Les planètes telluriques39

Les planètes telluriques sont solides et rocheuses et leur rayon se situe dans un ordre de

grandeur proche de notre planète. Chacune d'elles se situent dans le système solaire

entre le Soleil et la ceinture d'astéroïde. L'Encyclopédia Universalis ajoute que « ces

planètes sont rocheuses et offrent une faible gravité, ainsi qu'une atmosphère très mince

[voire quasi inexistante pour Mercure]40. »

Les tableaux 1 et 2 des pages 26 et 27 présentent des données correspondant à ces

planètes.

La planète Terre41

La Terre est tout d'abord la seule planète du système solaire à posséder de l'eau à l'état

liquide, et sous les trois états en même temps.

Elle est entourée d'une atmosphère composée à 78 % de diazote (N2), 21 % de

39 ACKER A., op. cit., p. 331 ; COMINS F., op. cit., p. 152.40 PROUST D., « Planétaires systèmes », dans Encyclopædia Universalis, [en ligne],

http://www.universalis.fr/encyclopedie/systemes-planetaires/ (page consultée le 23 avril 2016).41 ACKER A., op. cit., p. 336-341 ; COMINS F., op. cit., p. 11-14, 122-126, 128-135, 144-145 ; BACKMAN

D. et SEEDS M., op. cit.,p. 169-171, 177.

20

dioxygène (O2) et 1 % d'autres gaz tels que le gaz carbonique, l'hydrogène, la vapeur

d'eau, l'ozone, l'argon… La partie inférieure de l'atmosphère, la plus proche de la

surface de la Terre, est divisée en deux couches successives : la troposphère est celle

dans laquelle nous vivons. L'air y est dense et la température varie en fonction des

régions du globe, des saisons, et de l'altitude. Au-dessus de cette couche, on retrouve la

stratosphère, composée principalement d'ozone O3, couche essentielle à l'absorption des

rayons ultraviolets, nocifs. Cette couche une fois atteinte, la température augmente cette

fois-ci, avec l'altitude. La partie supérieure de l'atmosphère est composée tout d'abord de

la mésosphère, suivant directement la stratosphère. À nouveau, comme pour la

troposphère, la température diminue avec l'altitude, jusqu'à -73°C. Et enfin, on retrouve

l'ionosphère, dont la température augmente davantage.

La Terre a un effet de serre naturel : les rayonnements du Soleil sont soit absorbés à la

surface, soit directement renvoyés. La chaleur est ensuite restituée à l'atmosphère,

réchauffant l'air ambiant. Une partie de celle-ci est ensuite renvoyée dans l'espace, et

une autre partie reste prisonnière de l'atmosphère, le tout, maintenant une température

équilibrée. Depuis la révolution industrielle et les nombreuses émissions de dioxyde de

carbone qu'elle a engendré, ce cycle a été déséquilibré : davantage de chaleur reste

prisonnière de l'atmosphère, conduisant au réchauffement de la planète.

Concernant la composition de la Terre, on y retrouve trois parties distinctes : le noyau

au centre, le manteau, et la croûte en surface. Tout au centre, la structure solide du

noyau est principalement composée de fer. Autour de celui-ci se trouve un noyau de fer

également, mais liquide. Le manteau et la croûte sont des structures solides. Cette

structure, riche énergétiquement, est responsable du mouvement des plaques

tectoniques, conséquences des mouvements convectifs, mais aussi du champ

magnétique terrestre produit par la combinaison des mouvements de rotation terrestre et

de convection du fer liquide. Ce champ magnétique protège la Terre des radiations

solaires.

21

Les mouvements de rotation et de révolution de la Terre ont des conséquences

influençant directement notre vie. En effet, l'alternance du jour et de la nuit est due à la

rotation terrestre. Pour effectuer un tour sur elle-même, notre planète met 24 heures. La

répartition du nombre d'heures de jour et de nuit est quant à elle définie par la révolution

de la Terre autour du Soleil, dont la trajectoire est donnée par l'orbite. L'astre est incliné

de 23,5° par rapport à la perpendiculaire au plan de l'orbite, comme représenté à la

figure 942 .

Cela induit le fait que les moitiés ensoleillées ou non ne correspondent pas à la moitié

de la sphère, allant du centre d'un pôle à l'autre. Le seul endroit sur Terre pour lequel

une journée est coupée en deux parties égales de 12 heures de jour et 12 heures de nuit

toute l'année est l'équateur. Les autres parties de la planète situées au-dessus de

l'équateur (hémisphère nord) ou en dessous de celui-ci (hémisphère sud) ont des jours et

nuits dont les durées varient pendant l'année. Par conséquent, lors du solstice d'hiver le

22 décembre, la Terre est inclinée vers le Soleil de telle sorte que le Soleil à

l'hémisphère sud est plus haut que tous les autres jours de l'année, et la durée

d'ensoleillement plus longue. À nos latitudes, cela correspond au jour le plus court de

l'année, pendant lequel le Soleil est au plus bas sur l'horizon. À mesure que le temps

passe, le Soleil « remonte » dans le ciel à l'hémisphère nord, jusqu'au moment de

l'équinoxe de printemps, le 21 mars. La durée du jour et de la nuit est égale. Lors du

solstice d'été, le 21 juin, la Terre est inclinée de telle sorte que le Soleil soit le plus haut

42 COMINS F., op. cit., p. 13.

22

Figure 9: Positions de la Terre sur son orbite autour du Soleil à chaque nouvelle saison.

et éclaire plus longtemps notre journée. À partir de ce jour, le Soleil « descendra »,

ayant pour conséquence le raccourcissement des jours. À l'équinoxe d'automne, le 21

septembre, la durée du jour et de la nuit est à nouveau égale.

La Lune, elle, effectue réellement une

révolution autour de notre astre. La Lune

est un satellite naturel de notre planète.

Sa surface est formée de roches sombres

et de nombreux cratères forment son

relief. En ce qui concerne ses

mouvements, sa période de rotation est

égale à sa période de révolution autour

de la Terre. Par conséquent, de la Terre,

nous ne voyons qu'une seule face du

satellite. La période de révolution et de

rotation de la Lune est de 27,3 jours

terrestres. Ce n'est pas un hasard si ces

mouvements concordent ainsi : certains

phénomènes ont provoqué l'accélération

ou le ralentissement de la Lune, ayant

pour conséquence d'atteindre une vitesse

de révolution égale à la vitesse de

rotation.

Le phénomène de marée s'explique comme suit : le Soleil et la Lune attirent tous les

deux les océans. Lorsque la Lune, la Terre et le Soleil sont alignés, on a alors affaire à

des marées de vives-eaux, les plus importantes. Que la Lune et le Soleil soient du même

côté n'a aucune importance. Par contre, lorsque la Lune, la Terre et le Soleil forment un

angle droit, les marées sont faibles : on les appelle « marées de mortes-eaux ». La figure

1043 ci-dessus schématise ce phénomène.

B. Les planètes joviennes44

Les planètes joviennes, se situant au-delà de la ceinture d'astéroïdes, sont des planètes

dites géantes et principalement gazeuses, entourées d'anneaux. Dominique Proust nous

43 Illsutration trouvée sur le site http://marees.free.fr/vive.html (page consultée le 23 avril 2016).44 ACKER A., op. cit., p. 346.

23

Figure 10: A. Marée de morte-eau au septièmejour de la révolution de la Lune. B. Marée de vive-eau au quatorzième jour de la révolution de la Lune. C. Au vingt-et-unième jour, la Lune, la Terre et le Soleil forment un angle droit, donnant lieu à une marée de morte-eau. D. Marée de vive-eau au vingt-huitième.

indique que : « Leur gaz est composé d'hydrogène et d'hélium dans les mêmes

proportions que le Soleil, suivant une densité croissante en s'enfonçant dans les couches

atmosphériques. On suppose qu'il existe un noyau rocheux pour chaque planète45. »

La figure 1146 ci-dessous représente le système solaire et ses planètes telluriques et

joviennes.

2.3. L'astronomie : observer le ciel47

L'astronomie est la science des corps célestes. Elle a permis de développer des

connaissances sur les saisons, sur l'origine de la Terre ou encore de mesurer le temps.

En tant qu'amateur, il est possible d'observer le ciel. Aujourd'hui, de nombreux « clubs »

d'astronomie donnent la possibilité au public de s'initier à l'observation d'étoiles et

planètes. Des instruments tels que des jumelles et des lunettes, contenant des lentilles,

ou encore des objets à miroir comme des télescopes sont mis à la disposition des

observateurs. Néanmoins, chacun peut observer chez lui les astres, à l'œil nu ou avec

des jumelles, à l'aide d'une carte du ciel (un exemple d'une carte du ciel se trouve en

annexe 2). Pour l'utiliser, il suffit de la placer au-dessus de sa tête, l'horizon nord dirigé

vers le nord. La carte du ciel est définie comme :

45 PROUST D., op. cit.46 https://media4.obspm.fr/exoplanetes/pages_corot-projet/images/figures/2familles.jpg (page consultée

le 23 avril 2016). 47 BELY P.-Y., CHRISTIAN C., ROY J.-R., 250 réponses à vos questions sur l'astronomie, s.l., Le gerfaut,

2008, 44, 45, 226, 227 ; HENAREJOS Ph., Guide touristique du ciel, Paris, Solar, 1998, p. 19, 20, 28.

24

Figure 11: Disposition des planètes dans le système solaire, avec différenciation ente les planètes telluriques et joviennes (gazeuses). De gauche à droite, on retrouve Mercure, Vénus, Terre, Mars, Jupiter Saturne, Uranus, Neptune et Pluton, qui n'est pas considérée comme une planète. La ceinture d'astéroïdes « séparant » les planètes telluriques des planètes joviennes n'est pas représentée.

une représentation plane du ciel qui, lorsqu'on le regarde, ressemble en fait à un immense dôme sur lequel seraient dessinées les constellations. Le

cercle qui délimite le bord de chaque carte correspond à la ligne d'horizon

que l'on voit tout autour de soi si l'on effectue une rotation de 360°.

L'extérieur de la carte est donc le sol48.

Habituellement sur les cartes géographiques, l'est se situe à droite et l'ouest à gauche si

le nord est au-dessus. Sur une carte céleste, c'est l'inverse : on ne regarde plus la Terre,

on lui tourne le dos, ce qui rend logique cet échange de côté des points cardinaux.

Les constellations, principaux objets d'observation, sont des figures créées par l'homme,

formées d'étoiles brillantes. Les retrouver peut permettre de se situer dans la nuit. Pour

identifier les étoiles des constellations, Johann Bayer, avocat, a proposé en 1603 de les

nommer par des lettres grecques selon la brillance de celles-ci, suivie du nom de la

constellation. Ainsi, l'étoile la plus brillante de la constellation du Taureau s'appelle α

(alpha) Taureau. La deuxième plus brillante s'appellera β (bêta) Taureau, ainsi de suite.

En 1725, John Flamsteed, astronome anglais, nomma les étoiles les moins brillantes par

un simple numéro suivi de la constellation associée, par exemple 61 Cygne. Par la suite,

d'autres noms complétèrent les catalogues d'étoiles. Aujourd'hui, même si certaines

nominations anciennes sont encore utilisées, la manière la plus scientifique d'identifier

une étoile reste d'indiquer sa position géographique.

48 HENAREJOS Ph., op. cit., p. 28.

25

Tableaux 1 et 2 49 : Tableaux reprenant l'ensemble des caractéristiques principales des huit planètes du système solaire. Les planètes mises en évidenceen vert sont les planètes telluriques, tandis que les planètes dont les lignes sont roses sont des planètes joviennes.

Planètes Diamètre(km)

Rayon orbital(unité

astronomique)

Distancemoyennejusqu'au

Soleil (km)

Masse(kg)

Période derévolution

Période derévolution

(UA)

Période derotation

Excentricité Températures moyennes, desurface et au-dessus des nuages

(K)

Mercure 4,89.10³ 0,383 5,79.107 3,30.1023 88 jours 0,241 58,6 jours 0,206 103 la nuit623 le jour

Venus 1,21.104 0,950 1,08.108 4,87.1024 243 jours 0,615 116,8 jours 0,007 733 (température élevée due àl'important effet de serre)

Terre 1,28.104 1,00 1,496.108 5,97.1024 365 jours 1,00 1 jour (24heures)

0,017 De 183 à 333

Mars 6,79.103 0,533 2,28.108 6,42.1025 1,881 ans 1,88 24,62 heures 0,093 De 133 à 293Jupiter 1,43.105 11,21 7,79.108 1,90.1027 11,9 ans 11,9 9,92 heures 0,048 165Saturne 1,21.105 9,45 1,43.109 5,68.1026 29,5 ans 29,5 10,57 heures 0,056 93Uranus 5,11.104 4,01 2,88.109 8,68.1025 84,3 ans 84,3 17,23 heures 0,044 55Neptune 4,95.104 3,88 4,5.109 1,02.1026 164,8 ans 164,8 16,11 heures 0,011 55

49 BACKMAN D. et SEEDS M., op. cit, p. 119, 176, 188, 197, 219, 222, 230, 480, COMINS F., op. cit, p. 153, 159, 165, 180, 182, 185, 186, 187, 189, 198, 203, 207, 213, 214,BOISCHOT A., BRAHIC A., GAUTIER D., ISRAËL G., THOMAS P., « Saturne, planète », dans Encyclopædia Universalis [en ligne], http://www.universalis.fr/encyclopedie/saturne-planete/ (page consultée le 15 mai 2016), BRAHIC A., « Uranus, planète », dans Encyclopædia Universalis [en ligne], http://www.universalis.fr/encyclopedie/uranus-planete/(page consultée le 15 mai 2016), BRAHIC A., « Neptune, planète », dans Encyclopædia Universalis [en ligne], http://www.universalis.fr/encyclopedie/neptune-planete/ (pageconsultée le 15 mai 2016).

26

Planètes Composition de l'atmosphère Composition de l'astre Satellites naturels Autres caractéristiquesMercure Pas d'atmosphère Surface rocheuse appelée

« manteau », entourant unnoyau de fer et de nickel

/ Le bassin Caloris, résultat de la chuted'une météoriteCouleur : noire

Venus - 96 % de dioxyde de carbone- 3,5 % de diazote- oxygène, eau, argon, acide sulfurique...

Même composition que Mercure / Mouvements rétrogrades : le sens derotation est contraire au sens de

révolutionCouleur : jaune/orange

Terre - 78 % d'azote- 21 % d'oxygène- dioxyde de carbone, vapeur d'eau, hydrogène, argon, ozone…

De l'ext. vers l'int.. : la croûte, lemanteau, du fer liquide entourantun noyau de fer et de nickel solide

Lune Effet de serreCouleur : bleue et blanche

Mars - 95 % de dioxyde de carbone- 3 % de diazote- 2 % d'argon...

Même composition que Mercure etVénus

Phobos et Déimos De l'eau aurait coulé sur cette planèteCouleur : rouge/chair

Jupiter - 86,2 % d'hydrogène- 13,6 % d'hélium- 0,2 % de méthane, ammoniac, vapeur d'eau...

De l'ext. vers l'int. : hydrogène ethélium moléculaires, hydrogène et

hélium liquides,noyau de roches, métaux et glace

Ganymède, Callisto, Io, Europe,63 autres (plus petites)

Champ magnétique puissant.Autour de Jupiter se trouvent des

anneauxCouleur : lignes brunes et jaunes

Saturne - 96,3 % d'hydrogène- 3,3 % d'hélium- 0,4 % de méthane, ammoniac, vapeur d'eau...

Prévisions de la comp. de l'ext.vers l'int. : hydrogène moléculaire,hydrogène liquide, glaces et noyau

de roches et métaux

60 satellites dont Titan est laplus importante. Citons Rhéa,

Mimas, Encéclade, Japet,Téthys, Dioné

Saturne est entourée d'anneaux formésde particules de glace

Couleur : verte

27

Planètes Composition de l'atmosphère Composition de l'astre Satellites naturels Autres caractéristiquesUranus - 82,5 % d'hydrogène

- 15,2 % d'hélium- 2,3 % de méthane

Prévisions de la composition, del'ext. vers l'int. : hydrogène et

hélium liquides, eau liquide avecdu méthane et de l'ammoniac et un

noyau de roches

27 lunes connues à ce jour.Citons les cinq plus imposantes :Obéron, Titania, Umbriel, Ariel

et Miranda.

Les saisons sur Uranus sont trèslongues étant donné la période orbitale

de la planète autour du Soleil et soninclinaison.

Uranus possède aussi des anneaux.Neptune - 79 % d'hydrogène

- 18 % d'hélium- 3 % de méthane

Mêmes prévisions que pourUranus

8 satellites ont été découvertsdont les premières furent

Néréide et Triton

Neptune possède des anneauxCouleur : bleue

28

Partie 3 : Présentation, exploitation etcomplémentarité des outils didactiques

Pour mieux comprendre comment les éléments théoriques présentés à la partie 2

peuvent être illustrés ou développés en classe, 5 outils sont présentés dans cette

troisième partie, ainsi que des idées d'exploitations de ceux-ci.

3.1. Outil 1 : Earth's Orbit and Daylight3.1.1. Présentation généraleL'outil intitulé « Earth's Orbit and Daylight » est en fait une animation trouvée sur le site

Math is fun50. Pour attirer les visiteurs à comprendre et tester l'animation, les auteurs

posent les questions suivantes : « Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi le Soleil

« montait » et « se levait » à différents moments ? Et pourquoi les jours sont plus longs

en été ? Regardez cette animation avec attention et vous découvrirez pourquoi51». Grâce

à cette animation, il est donc possible de mieux comprendre comment la Terre est

éclairée par le Soleil à la fois sur une journée mais aussi tout au long de l'année, et en

apprendre davantage sur les changements de saison.

3.1.2. Fonctionnement de l'outilPour comprendre l'outil et son fonctionnement, deux parties distinctes seront

présentées : le haut et le bas de l'animation.

En haut à gauche, on retrouve une partie intitulée « Animation speed » qui contient un

curseur permettant d'accélérer, en déplaçant le curseur vers la gauche, ou de décélérer,

en déplaçant le curseur vers la droite, le mouvement de la Terre, elle-même représentée

tournant sur elle-même, inclinée par rapport à l'axe de rotation et décrivant une

trajectoire elliptique autour du Soleil, sur la droite de l'écran. L'unité de vitesse proposée

ici est le nombre de jours, ou plutôt le nombre de rotations, que la Terre effectuera sur

elle-même le temps d'une année de l'outil. C'est-à-dire que si l'animation est calibrée à

une vitesse de 30 jours par an, la planète représentée effectuera trente tours sur elle-

même pour parcourir l'ensemble de la trajectoire dessinée. Si l'animation est calibrée à

une vitesse d'un jour par an, l'ensemble de l'ellipse sera parcouru le temps que la Terre

50 « Earth's Orbit and Daylight », [en ligne], https://www.mathsisfun.com/earth-orbit.html (pageconsultée le 24 avril 2016).

51 Texte original : « Ever wondered why the Sun "rises" and "sets" at different times? And why the daysare longer in Summer? Watch this animation carefully and you will discover why. » disponible sur« Earth's Orbit and Daylight », [en ligne], https://www.mathsisfun.com/earth-orbit.html (pageconsultée le 24 avril 2016).

29

effectue un tour sur elle-même. Une des limites de l'outil, c'est qu'elle ne propose pas

d'afficher les vitesses en unités internationales, en plus de l'unité « plus facile » qu'ils

ont choisie.

De plus, quatre endroits distincts sont indiqués sur la trajectoire : les quatre mois de

l'année (septembre, décembre, mars et juin) pour lesquels un changement de saison

s'effectue lorsque la Terre passe à ces endroits de l'ellipse. Le Soleil semble être placé au

centre de l'ellipse, simplifiant la représentation.

En bas à gauche, notre planète est redressée par rapport à l'axe réel de rotation. Cette

vue, appelée « Eearth-centered view », affichée en gros plan, nous permet de mieux

percevoir les zones éclairées ou non en fonction de la position de la planète, affichée au-

dessus.

Et enfin, en bas à droite, une brève explication de la conséquence de l'inclinaison de la

planète Terre :

(…) Le centre de rotation (l'axe) est de 23,5°. Donc, le Soleil paraît être

« plus haut dans le ciel », en été qu'en hiver.

• Cela explique pourquoi les jours sont plus longs en été et plus courts

en hiver

• Et pourquoi vous avez un « soleil de minuit » pendant l'été près

des pôles

• Il est aussi la principale cause des saisons52.

52 « Earth's Orbit and Daylight », [en ligne], https://www.mathsisfun.com/earth-orbit.html (pageconsultée le 24 avril 2016).

30

La figure 12 ci-contre nous

permet de mieux visualiser

l'animation, les 4 parties

expliquées plus haut et leur

contenu. Par exemple,

l'image présentée indique

que la vitesse à laquelle

l'animation a été

immortalisée est de 30

jours par an, que la date à

laquelle la Terre se situe à

cet endroit est un jour entre

les mois de mars et juin, et

comment celle-ci est

inclinée à ce moment de l'année.

On peut aussi voir que les zones éclairées à cet instant précis (zone où il fait jour pour

l'animation) sont les Amériques du Nord et du Sud ainsi que le pôle Nord.

3.1.3. Buts poursuivis Un des buts principaux poursuivis en travaillant avec cet outil en classe est de se

concentrer sur le mouvement de la Terre et ses conséquences sur la vie courante. Une

série de représentations fausses à propos des mouvements de la Terre et du Soleil doit

être modifiée. D'après Philippe Godts et Jean-Baptiste Schuermans :

Beaucoup d'élèves se représentent le monde selon le modèle géocentrique :

la Terre est immobile au centre du monde, le Soleil, les planètes et les

étoiles tournent autour de la Terre en une journée. Ce modèle géocentrique

qui correspond si bien aux observations de tous les jours a été adopté par

les scientifiques jusqu'au XVIIe siècle53.

L'outil permettrait aux élèves de « revivre » l'histoire en remplaçant le modèle

géocentrique par le modèle héliocentrique.

Autre objectif important, mieux comprendre certaines observations concrètes comme

53 GODTS Ph. et SCHUERMANS J.-B., « Conseils didactiques », dans Espace numérique secteur sciencesUAA1, [en ligne], http://enseignement.catholique.be/fesec/secteurs/sciences/?p=488#more-488 (pageconsultée le 24 avril 2016).

31

Figure 12: Image fixe de l'animation présentée.

l'alternance du jour et de la nuit, la longueur des jours au cours de l'année, le

changement de saison… Des représentations existent aussi à propos de ces phénomènes,

comme l'idée qu'il fait plus chaud en été parce que la Terre est plus proche du Soleil.

De plus, l'outil tel qu'il est présenté est intéressant pour montrer tous les mouvements de

la Terre, à la fois la révolution et la rotation de celle-ci. Il serait aussi possible d'utiliser

en classe une mappe-monde tournante et une lampe qui l'éclairerait qui représenterait le

Soleil, mais le rendu final ne serait pas aussi précis et plus difficile à monter et

visualiser pour les élèves. Ce dernier but consiste donc à faire travailler les élèves sur

des animations précises, leur permettant de tester d'autres vitesses, pour visualiser

l'inobservable.

3.1.4. Notions abordées et idées d'exploitation de l'outilUne approche historique peut être envisagée en fonction des représentations des élèves

sur les différents phénomènes observables du jour et de la nuit et des saisons. Ce qui est

intéressant dans ce genre d'approche, c'est d'avancer dans les représentations comme les

scientifiques l'ont fait auparavant, et les remplacer par des « représentations valides

actuellement »54, à en croire une étude menée à l'Université de Liège. Celle-ci met

d'ailleurs en évidence le fait que « l'introduction de l'histoire des sciences [donne] une

vision plus appropriée des sciences à l'élève »55. De plus, cette approche amène l'idée

que « les connaissances et théories scientifiques (même aujourd'hui) constituent les

réponses et explications provisoires les plus valides à un moment donné dans l'histoire

des hommes »56, cassant les représentations des élèves quant à l'idée que les sciences

sont figées.

Une seconde idée serait de partir sur les observations des élèves, leurs remarques à

propos de la manière dont nous gérons le temps : nous utilisons des heures, dont une

journée en contient 24. De quoi est composée une journée hormis des heures ? Pourquoi

une journée ne pourrait pas en contenir 48 ? Les journées, constituées de nombre de

jours différents, sont réparties dans des semaines, elles-mêmes faisant partie de mois.

Douze mois composent une année, mais l'année peut être coupée en quatre saisons

contenant chacune trois mois. Une réflexion sur la durée peut donc être exploitée,

introduisant les notions de jours, de nuit, de l'alternance entre ces deux phases, ainsi que54 BERNARD H. et FAGNANT A., s.dir. CRAHAY M., « Intégration d'une approche historique dans les

cours de sciences, synthèse de la recherche en pédagogie 038/03 », dans Bulletin d'informationspédagogiques, no 57, Liège, 2005, p. 38-39.

55 Ibidem.56 Ibidem.

32

les concepts d'année et de saisons. Ainsi, l'outil permettra de mieux comprendre

comment l'homme, au fil du temps, a pu créer ces unités temporelles, repères réels du

temps passé, en se basant sur des éléments sur lesquels il n'avait et n'aura jamais de

prise : les mouvements planétaires et plus particulièrement les mouvements terrestres.

Attention, l'outil a cependant une limite. À lui seul, il ne permet pas de bien visualiser

les changements de saisons, les moments d'équinoxes et de solstices.

Pour ajouter une dimension supplémentaire à cette réflexion sur le temps, un aperçu

historique et géographique de la façon dont les individus ont organisé celui-ci peut-être

abordé simultanément.

Pour partir du vécu des élèves, la situation des changements d'heure lors de voyage peut

aussi être une entrée en la matière pour introduire cet outil. Par extension et pour bien

comprendre les notions de saisons, l'inversion de ces dernières entre l'hémisphère nord

et l'hémisphère sud devra être envisagée. Ici, l'outil servira davantage à expliquer ces

« particularités » que les élèves auraient vécues lors d'un voyage ou même observées à

la télévision.

33

3.2. Outil 2 : Stellarium3.2.1. Présentation généraleStellarium est un logiciel de simulation du ciel, à la fois du jour et de la nuit.

L'astronomie étant un sujet pointu, les simulateurs sont souvent complexes, peu

abordables pour les élèves et les enseignants. Stellarium a un fonctionnement très

simple, basique : un novice en la matière peut s'y retrouver facilement avec quelques

notions. Pour les maîtres, des données physiques plus spécifiques sont présentes. Dans

ce travail, nous n'aborderons que les fonctions qui sont susceptibles d'intéresser les

enseignants pour leur cours.

3.2.2. Fonctionnement de l'outilLors de l'ouverture du logiciel, l'utilisateur est plongé au milieu d'un paysage et d'une

position géographique choisis qu'il est possible de changer en configurant le logiciel

grâce à une fonctionnalité située à gauche de l'écran, intitulée « fenêtre de configuration

du ciel et de la vision » pour le paysage et « fenêtre de positionnement » pour la

position. Un large choix de positions géographiques et villes associées est proposé, et un

choix plus restreint, mais surprenant étant donné qu'il est possible de se retrouver sur

Mars, concernant les paysages permettront à l'utilisateur de voyager parmi l'ensemble

du globe et au-delà. Pour chaque paysage, il est important de cocher « utiliser les

planètes et positions associées » pour que le ciel change en fonction de l'endroit où

l'observateur se trouve, afin d'éviter un décalage entre le ciel réel de l'endroit choisi et

un ciel appartenant à un autre paysage, problème que l'on ne rencontre pas lors du

changement de lieu sur Terre. Par contre, l'heure appartenant aux paysages et lieux ne

correspond pas à l'heure du logiciel : celle-ci est automatiquement choisie en fonction

des paramètres de l'ordinateur et non de la longitude du lieu choisi. Cependant, il est

possible, à tout moment, de changer l'heure ou la date pour laquelle le visiteur souhaite

observer le ciel dans ces endroits donnés. Cette fonctionnalité se présente aussi sur la

barre d'outils de gauche.

La barre d'outils du bas de l'écran, présenté à la figure 13 de la page suivante, est

composée de différents éléments. De gauche à droite, l'affichage des lignes de

constellations, que nous conseillerons pour une utilisation avec des élèves, ainsi que

l'affichage de leur nom sous forme « d'étiquette » qui a aussi son importance. Ensuite, le

dessin de la constellation ne semble pas indispensable, tout comme les lignes

34

équatoriales, les lignes azimutales, toutes deux trop abstraites pour les élèves à mon

avis. Par contre, l'affichage du sol qui permet de se repérer dans la simulation et la mise

en évidence des points cardinaux sont primordiaux. Le nuage cachant un soleil donne la

possibilité d'enlever l'atmosphère, retirant toute couleur de ciel. Le logo d'affichage des

nébuleuses suivi du logo d'affichages des planètes me semblent intéressants à

sélectionner. L'inversion de la monture équatoriale/azimutale est cependant peu utile à

ce stade de l'apprentissage. Ensuite, le zoom sur un objet sélectionné permettra de

mettre en évidence des caractéristiques essentielles, notamment des planètes. Le mode

nuit permet de montrer une vision à la lumière rouge, couleur de lumière qui serait

utilisée lors d'une observation par exemple pour éviter d'éblouir les élèves. Le mode

plein écran, utile pour une immersion totale dans l'outil ainsi que la vue oculaire

permettent à l'élève d'avoir un autre point de vue. Enfin, une suggestion pour les

satellites n'apporte rien au cours. Les derniers boutons servent à avancer, reculer l'heure

ou la remettre à l'heure réelle. Le bouton « power » permet de ferme le logiciel. Les

logos éclairés (en blanc sur la figure) indiquent que la fonctionnalité est en marche.

Concernant l'affichage des noms, l'enseignant peut régler le logiciel de manière à ce que

celui-ci ne propose qu'un nombre restreint de noms d'étoile par exemple, pour ne pas

surcharger le tout.

Comme tous les logiciels, Stellarium peut être configuré de façon plus générale :

changement de langue, type de navigation…

Une dernière possibilité intéressante de l'outil qui peut faire l'objet d'une étude en classe

ou simplement l'introduction à une vision géographique de la chose, la possibilité de

changer les constellations en fonction des civilisations mythologiques : aztèque,

scandinave, polynésienne.

Précisons qu'il faut faire attention car le logiciel affiche parfois certaines informations

que seules des personnes expertes peuvent comprendre. Dans le cadre d'un cours

d'initiation à l'astronomie dont le but est d'aborder certaines notions liées aux

mouvements de la Terre et des astres qui l'entourent, ces données ne seront évidemment

pas exploitées.

35

Figure 13: Barre des fonctionnalités principales du logiciel Stellarium.

3.2.3. Buts poursuivisL'utilisation de cet outil a plusieurs buts précis. Tout d'abord, il permet à ceux qui n'ont

pas l'occasion d'aller sur le terrain de se faire une idée de comment l'homme a organisé

le ciel (en constellations), de quoi il est composé, ce qu'on peut y voir ou non en

fonction des jours, des heures, des saisons, du lieu.

Pour les élèves qui seront invités à observer de leurs propres yeux le ciel grâce à la

démarche proposée précédemment, l'outil sera un plus. Il permettra de visualiser et de

comprendre tout ce qu'une simple observation d'une ou deux heures au plus ne peut pas

montrer : les différences d'un lieu à un autre, le fait que les étoiles « existent » aussi le

jour, les lignes qui permettent de mieux repérer les constellations, le mouvement des

planètes et même des étoiles. Pour ce dernier point, un questionnement peut être établi :

entre la planète ou l'étoile choisie et la Terre, lequel de ces astres est en mouvement par

rapport à l'autre ? Un seul ? Les deux ?

Autre avantage de l'outil qui permettrait de compléter la démarche à l'œil nu, la

possibilité de zoomer sur des planètes ou d'autres éléments du ciel comme les

nébuleuses, qui auraient pu être observés à l'aide d'un télescope. Cependant, dans ce

travail nous tenons aussi compte des moyens des écoles et préférons être réalistes : à

part si l'enseignant ou l'école décide d'organiser une soirée d'observation encadrée par

des professionnels, l'achat d'un tel matériel me semble irréaliste et inutile pour le peu

d'opportunités qui se présenteraient de les utiliser. Le but sera donc ici de compléter

l'exploitation d'une observation, et plus particulièrement les points qui n'auront pas pu

être abordés.

Dernier but poursuivi, mettre en évidence en quoi la Lune influence notre quotidien en

partant tout d'abord de l'observation de celle-ci.

3.2.4. Notions abordées et idées d'exploitation de l'outilEn manipulant cet outil, l'enseignant peut tout d'abord mettre en évidence que le ciel

n'est pas le même partout sur Terre, et même au-delà de celle-ci, du fait que la nuit ne

tombe pas au même moment partout et ceci en fonction de la longitude, mais aussi qu'en

fonction des latitudes les constellations visibles ne sont pas identiques. Ces deux

notions, et plus particulièrement celle de latitude pour ensuite faire le lien entre les

températures et les saisons, semblent donc intéressantes à aborder. De plus, j'ai déjà pu

remarquer pendant un de mes stages dans le qualifiant que les élèves étaient assez

36

étonnés d'apprendre que lorsqu'il fait nuit chez nous, une autre partie du globe est

éclairée. Ce logiciel peut leur « prouver » cette réalité qu'ils ne connaissaient pas et

même les initier à la notation du positionnement géographique en restant très global et

insistant sur l'utilisation des points cardinaux dans ces repères.

En parallèle avec ces notions, il sera possible avec Stellarium d'observer le mouvement

des astres. Toute un réflexion peut alors être mise en place sur les mouvements

planétaires en passant par l'histoire. Au départ, les scientifiques étaient rattachés au

modèle géocentrique selon lequel la Terre était au centre de l'Univers et que les astres

gravitaient autour, pour être remplacé, des centaines d'années plus tard, par le modèle

héliocentrique, accepté par tous aujourd'hui. L'enseignant veillera à mettre en évidence

les éléments visibles qui se déplacent selon un mouvement qui leur est propre et les

éléments qui nous semblent bouger de par notre mouvement mais qui sont relativement

fixes.

Lors de l'intégration de l'outil dans une démarche complète d'observation, Stellarium

peut permettre aux élèves de s'initier à celle-ci, apprendre des notions d'astronomie dans

un milieu virtuel avant de se plonger dans une observation réelle. On partirait ici d'un

modèle pour ensuite passer à la réalité. Ces notions particulières tiennent plus de la

pratique que du savoir pur, mais prennent tout leur sens dans la mise en place de ce type

de démarche d'apprentissage, ce type d'approche de la matière par l'immersion dans un

domaine inconnu.

Par contre, même si l'astronomie est un thème « neuf » pour les élèves, des compétences

et notions interdisciplinaires déjà travaillées dans d'autres cours ou activités

extrascolaires peuvent se retrouver. Notamment à la compétence « se situer dans

l'espace » et les notions liées à la lecture des cartes et dont les points cardinaux font

partie. Une réflexion sur les différences et similitudes entre les cartes du ciel et les

cartes géographiques pourrait faire l'objet d'une introduction au sujet et même faire

partie de la préparation préalable de la soirée d'observation.

Étant donné que cette observation ne dure qu'une soirée et doit prendre en considération

une série de facteurs variables d'un jour à l'autre comme les conditions météorologiques,

il est souvent difficile d'observer des astres sur un plus long terme. La Lune semble

pourtant intéressante à aborder avec les élèves. Grâce au logiciel, il serait possible de

visualiser virtuellement les phases de la Lune, et d'expliquer comment, encore

37

aujourd'hui, certains calendriers se basent sur celles-ci, comme le calendrier musulman.

Chez les chrétiens, la date de Pâques est fixée au 1er dimanche qui suit la première

pleine lune de printemps, comme dit précédemment.

Pour terminer, un plus que l'outil apporte par la possibilité de visualiser des

constellations différentes des occidentales est l'ouverture à la culture, souvent difficile à

intégrer au sein des cours de sciences.

Attention tout de même avec cet outil ! L'enseignant doit bien préciser que même si

l'outil permet de modéliser le ciel et les principaux objets du système solaire, il faut

toujours garder en tête que la Terre n'est pas le centre de celui-ci. Par conséquent,

observer le système solaire d' « au-dessus » sera aussi plus compliqué, et constitue un

manque à l'outil : une vue d'ensemble interactive du système solaire.

38

3.3. Outil 3 : Démarche d'observation du ciel3.3.1. Présentation généraleCet outil, exploitable avec les élèves, consiste en une démarche d'observation du ciel à

l'œil nu ou éventuellement avec des jumelles. Ce document, repris à l'annexe 2 présente

les informations à recueillir au préalable, la préparation que requiert ce genre d'activités,

ainsi que différentes étapes d'observation, se suivant dans un ordre qui se veut logique

pour un novice en la matière. Le novice en question peut être soit l'enseignant, soit

l'élève.

3.3.2. Buts poursuivisIl faut voir dans cet outil un moyen de concrétiser la matière et de la rendre ludique par

le biais d'une expérience que tous les élèves n'auront pas l'idée, l'occasion ou les moyens

de faire dans leur vie.

Un premier but que cette démarche permettrait d'atteindre serait de