Sciences et technologie · CM1 · La Terre et le système solaire · 2e Trimestre

Les mouvements de la Terre

Les élèves modélisent la rotation de la Terre sur elle-même et sa révolution autour du Soleil pour expliquer le jour/nuit et les saisons.

• Programmes Officiels
• MEN: Cycle 3 - Modéliser les mouvements de la Terre
• MEN: Cycle 3 - Expliquer l'alternance des saisons

À propos de ce thème

L'alternance jour/nuit et les saisons sont des phénomènes quotidiens que les élèves de CM1 doivent apprendre à modéliser. Ils découvrent que le mouvement apparent du Soleil dans le ciel est dû à la rotation de la Terre sur elle-même. Ce passage du point de vue terrestre (le soleil bouge) au point de vue spatial (la terre tourne) est une étape majeure du développement cognitif.

Le programme aborde aussi l'inclinaison de l'axe de la Terre pour expliquer la variation de la durée du jour et les saisons. C'est un sujet qui nécessite beaucoup de manipulations avec des globes et des lampes. En devenant eux-mêmes des modélisateurs, les élèves comprennent mieux pourquoi les ombres changent et pourquoi il fait plus chaud en été.

Questions clés

1. Expliquez l'alternance du jour et de la nuit par la rotation de la Terre.
2. Analysez comment l'inclinaison de l'axe terrestre provoque les saisons.
3. Prédisez les conséquences si la Terre ne tournait pas sur elle-même.

Objectifs d'apprentissage

• Démontrer par la modélisation la rotation de la Terre sur elle-même et sa révolution autour du Soleil.
• Expliquer l'alternance du jour et de la nuit en utilisant le concept de rotation terrestre.
• Analyser comment l'inclinaison de l'axe terrestre et la révolution autour du Soleil provoquent les saisons.
• Comparer la durée du jour et l'angle d'incidence des rayons solaires pour différentes saisons.
• Prédire les conséquences d'une absence de rotation terrestre sur le cycle jour/nuit.

Avant de commencer

Formes et dimensions de la Terre

Pourquoi : Comprendre que la Terre est une sphère est essentiel pour modéliser sa rotation et sa révolution.

Le Soleil, source de lumière et de chaleur

Pourquoi : Il est nécessaire de savoir que le Soleil émet de la lumière et de la chaleur pour comprendre comment la rotation de la Terre crée le jour et la nuit et comment l'angle d'incidence affecte la chaleur reçue.

Vocabulaire clé

Rotation terrestre	Le mouvement de la Terre qui tourne sur elle-même en environ 24 heures. Ce mouvement est responsable de l'alternance du jour et de la nuit.
Révolution terrestre	Le mouvement de la Terre qui tourne autour du Soleil en environ 365 jours. Ce mouvement, combiné à l'inclinaison de l'axe terrestre, cause les saisons.
Axe de rotation incliné	L'axe imaginaire autour duquel la Terre tourne est incliné par rapport au plan de son orbite autour du Soleil. Cette inclinaison est la cause principale des saisons.
Solstice	Moment de l'année où l'inclinaison de l'axe terrestre est maximale par rapport au Soleil, marquant le jour le plus long (été) ou le plus court (hiver).
Équinoxe	Moment de l'année où l'axe de rotation de la Terre n'est ni incliné ni éloigné du Soleil. Le jour et la nuit ont une durée approximativement égale.

Attention à ces idées reçues

Idée reçue courante

Il fait chaud en été parce que la Terre est plus proche du Soleil.

Ce qu'il faut enseigner à la place

C'est l'erreur la plus fréquente. En réalité, la Terre est même un peu plus loin du Soleil en juillet ! C'est l'inclinaison de la Terre qui fait que les rayons arrivent plus verticalement et chauffent plus. La manipulation avec une lampe permet de le prouver.

Idée reçue courante

Le Soleil se lève et se couche vraiment.

Ce qu'il faut enseigner à la place

C'est une illusion d'optique due à la rotation de la Terre. Utiliser un élève qui tourne sur lui-même face à une lampe fixe aide à comprendre que c'est l'observateur qui bouge, pas la source de lumière.

Idées d'apprentissage actif

Cercle de recherche: Le gnomon humain

Dans la cour, un élève se tient sur une marque à différentes heures de la journée. Ses camarades tracent son ombre à la craie. De retour en classe, ils analysent pourquoi l'ombre a changé de taille et de direction.

120 min·Petits groupes

Jeu de simulation: La Terre toupie

Avec un globe terrestre et une lampe (le Soleil), les élèves doivent trouver dans quel sens la Terre tourne pour que le Soleil se lève à l'Est. Ils placent une figurine sur la France pour observer le passage de l'ombre à la lumière.

45 min·Binômes

Penser-Partager-Présenter: Le mystère des saisons

L'enseignant demande : 'Pourquoi fait-il plus chaud en été ?'. Après une discussion en paires, les élèves testent leurs hypothèses avec une lampe et un globe incliné pour voir comment les rayons frappent la surface de la Terre.

40 min·Binômes

Liens avec le monde réel

• Les astronomes et les ingénieurs spatiaux utilisent des modèles précis de la rotation et de la révolution terrestre pour planifier les missions spatiales, comme le lancement de satellites ou l'envoi de sondes vers d'autres planètes. Ils doivent calculer les trajectoires en tenant compte de ces mouvements.
• Les agriculteurs, notamment dans les régions viticoles comme la Bourgogne, observent attentivement les cycles saisonniers influencés par les mouvements de la Terre. Ils adaptent leurs semailles, leurs récoltes et leurs méthodes de culture en fonction de la durée du jour et de l'intensité du soleil, qui varient selon les saisons.

Idées d'évaluation

Billet de sortie

Distribuer une fiche avec deux questions : 1. Dessine un schéma simple montrant pourquoi il fait jour d'un côté de la Terre et nuit de l'autre. 2. Explique en une phrase comment l'inclinaison de la Terre affecte la température.

Vérification rapide

Demander aux élèves de se mettre en groupe de trois. Un élève simule la Terre, un autre le Soleil, et le troisième représente un point sur Terre. L'élève 'Terre' doit tourner sur elle-même et faire le tour du 'Soleil' pour montrer le jour/nuit et une année, en expliquant ce qu'il se passe.

Question de discussion

Poser la question : 'Imaginez que la Terre s'arrête soudainement de tourner sur elle-même. Quelles seraient les conséquences immédiates et à long terme pour la vie sur Terre ?' Guider la discussion pour aborder les extrêmes de température et l'absence de cycle jour/nuit.

Questions fréquentes

Pourquoi les jours sont-ils plus longs en été ?

À cause de l'inclinaison de l'axe de la Terre. En été, l'hémisphère Nord est penché vers le Soleil, donc une plus grande partie de notre trajet quotidien se fait dans la zone éclairée. On reste donc plus longtemps face au Soleil.

Dans quel sens tourne la Terre ?

La Terre tourne d'Ouest en Est (sens inverse des aiguilles d'une montre si on regarde au-dessus du pôle Nord). C'est pour cela que nous voyons le Soleil apparaître à l'Est chaque matin.

Comment l'apprentissage actif aide-t-il à comprendre les mouvements célestes ?

Ces phénomènes sont contre-intuitifs car nos sens nous trompent (on voit le soleil bouger). En manipulant des globes et en jouant des rôles d'astres, les élèves changent de référentiel. Cette mise en action physique est indispensable pour déconstruire les fausses évidences sensorielles.

Qu'est-ce qu'un équinoxe ?

C'est le moment de l'année (au printemps et à l'automne) où le jour et la nuit ont exactement la même durée (12 heures chacun) partout sur Terre. Cela arrive quand le Soleil est pile au-dessus de l'équateur.