Sciences physiques et chimiques

LES SAISONS DANS L'HEMISPHERE NORD 
 

1. Objectifs

En complément d'une étude de maquette ce document permet de résumer les caractéristiques principales des quatre saisons pour l'hémisphère Nord.

Pour chaque saison il présente :

• La position de la Terre sur sa trajectoire par rapport au Soleil.
• La vue de la Terre par-dessus l'axe des pôles.

Ce document permet de mettre en évidence pour chaque début de saison :

• L'égalité ou l'inégalité de la durée du jour et de la nuit.
• L'heure solaire approximative de lever et de coucher du Soleil.
• Le fait que deux points de l'hémisphère Nord ne voient pas le Soleil se lever et se coucher de la même manière.

2. Présentation du document

Le document incomplet est celui qui sera distribué aux élèves. Ils devront obtenir à la fin de la séance un document semblable au tableau complet.

• La première colonne représente la position de la Terre sur sa trajectoire par rapport au Soleil.
• La deuxième colonne représente une vue de la Terre vue par-dessus l'axe des pôles.

Le grand cercle en trait plein est gradué en heures. La circonférence de la Terre est représentée par le deuxième cercle en trait plein. Les deux cercles en pointillés correspondent aux positions prises par deux points de l'hémisphère Nord (1 et 2) au cours de la rotation de la Terre. Le point 1 représente un point situé à une latitude voisine de 45° (en France par exemple) et le point 2 représente un point situé à l'intérieur du cercle polaire. La croix centrale représente le pôle Nord.

• La troisième colonne résume les propriétés mises en évidence dans la deuxième colonne.

Ces dessins sont des représentations de documents au format Word 97 exploitables. Ils peuvent être téléchargés au format compressé .zip (50 ko).

 3. Exploitation, questions aux élèves

Question 1 : Pour chaque saison, dans la deuxième colonne, indiquer par des flèches la direction des rayons lumineux provenant du Soleil. Colorier alors en gris très clair la partie de la Terre qui n'est pas éclairée.

Question 2 : Pour chaque saison dans la deuxième colonne, placer minuit (0 h) sur le cercle gradué en heures. (Minuit est l'heure correspondant au milieu de la nuit). Placer les autres heures en respectant le sens de rotation de la Terre sur elle-même (d'ouest en est).

Question 3 : Pour un point de la Terre, le Soleil se couche lorsque ce point passe de la partie de la Terre éclairée à celle qui ne l'est pas. Pour la première saison, déterminer l'heure à laquelle le Soleil se lève et se couche pour le point 1 et pour le point 2. Quelles sont les durées du jour et de la nuit pour ces deux points ? Remplir la case observations.

Réponse : Pour les deux points, le Soleil se lève à 6 h (heure solaire) et se couche à 18h. La durée du jour et la durée de la nuit sont égales à 12 h. On définira ici le terme d'équinoxe et on précisera aux élèves qu'il s'agit du printemps. On peut faire remarquer ici que le pôle Nord est situé à la limite du jour et de la nuit pendant 24h. On peut donc penser que le Soleil, pour un observateur situé au pôle Nord reste 24 h sur l'horizon en décrivant un tour complet.

Question 4 : Même question pour les saisons suivantes.

Réponse : On aidera les élèves à déterminer les heures (approximatives) de lever et de coucher de Soleil en joignant par un segment le pôle Nord, l'intersection entre la trajectoire du point 1 et la limite jour-nuit, et le cercle gradué. Pour la trajectoire du point 1 en été et en hiver, on fera remarquer la différence de longueur entre l'arc de cercle correspondant à la durée du jour et l'arc de cercle correspondant à la durée de la nuit (la longueur de l'arc est proportionnelle à la durée). On introduira pour l'été et l'hiver le terme solstice.

4. PROLONGEMENTS.

On pourra faire remarquer aux élèves que les situations représentées dans le tableau ne sont pas figées pour chaque saison et que tous les intermédiaires existent.

Il pourra aussi être intéressant de faire réfléchir les élèves sur ce qui se passe dans l'hémisphère sud.