Chapitre 6 · Mouvements et Terre dans l'espace
La Terre, le Soleil et les saisons
Jour et nuit, course du Soleil, ombre d’un gnomon, rotation, révolution et saisons.
Le cours
À quoi ça sert ?
Nuit noire à 17 h, plein jour à 22 h
En décembre, à Paris, il fait nuit avant la fin de l’entraînement de foot. En juin, on dîne dehors à 22 h et il fait encore jour. Pendant ce temps, ta cousine qui vit en Australie fête Noël à la plage, en plein été. Pourquoi ? Ce n’est pas une question de distance au Soleil : tout vient de la façon dont la Terre tourne sur elle-même et tourne autour du Soleil, son axe toujours penché du même côté. Comprendre ce mouvement, c’est savoir orienter un panneau solaire, prévoir l’heure du coucher du Soleil pour une randonnée ou choisir la bonne valise pour un voyage dans l’autre hémisphère.
À retenir
Le jour et la nuit : la rotation de la Terre
- À chaque instant, le Soleil éclaire la moitié de la Terre : c’est le jour de ce côté, la nuit de l’autre.
- La Terre fait un tour sur elle-même autour de l’axe des pôles en 24 h environ : c’est sa rotation, qui définit la durée d’un jour. Elle tourne d’ouest en est.
- Résultat : pour nous, le Soleil semble se déplacer dans le ciel d’est en ouest. Les pays situés plus à l’est voient le Soleil se lever avant nous (au Japon, il est déjà le soir quand nous déjeunons).
À retenir
La course apparente du Soleil et l’ombre d’un gnomon
- Le Soleil se lève du côté de l’est, monte, atteint sa hauteur maximale au midi solaire, puis se couche du côté de l’ouest. Exactement à l’est et à l’ouest seulement aux équinoxes ; en été, il se lève au nord-est et se couche au nord-ouest.
- En France, au midi solaire, le Soleil est plein sud. Le midi solaire ne tombe pas à 12 h à la montre : vers 13 h en hiver et vers 14 h en été (heure légale), à quelques dizaines de minutes près selon le lieu.
- Un gnomon (un simple bâton vertical) donne une ombre opposée au Soleil : du côté de l’ouest le matin, du côté de l’est le soir. Elle est la plus courte au midi solaire, et pointe alors vers le nord.
À retenir
Deux modèles et une révolution scientifique
- Modèle géocentrique : la Terre est immobile au centre, le Soleil tourne autour d’elle en 24 h. C’est ce que l’on voit depuis la Terre ; Ptolémée l’a décrit en détail au IIe siècle.
- Modèle héliocentrique : le Soleil est au centre, la Terre tourne sur elle-même et autour de lui. Copernic le publie en 1543 ; à partir de 1610, Galilée l’appuie avec sa lunette (des satellites qui tournent autour de Jupiter, les phases de Vénus).
- Les deux modèles expliquent le jour et la nuit. C’est le modèle héliocentrique qui décrit correctement la réalité et qui explique aussi l’année et les saisons.
À retenir
L’année : la révolution autour du Soleil
- La Terre fait le tour du Soleil, sur une orbite presque circulaire d’environ 150 millions de kilomètres de rayon, en 365,25 jours environ : c’est sa révolution, qui définit l’année.
- Un calendrier de 365 jours prend donc un quart de jour de retard par an. Pour rattraper ce retard, on ajoute un 29 février tous les 4 ans : l’année bissextile compte 366 jours (2024, 2028…).
À retenir
Les saisons : une affaire d’inclinaison
- L’axe des pôles est incliné d’environ 23,5° et garde toujours la même direction (vers l’étoile Polaire) pendant toute la révolution.
- En juin, l’hémisphère Nord est tourné vers le Soleil : chez nous, le Soleil monte plus haut à midi et les jours sont plus longs que les nuits. C’est l’été. Six mois plus tard, c’est l’inverse : Soleil bas, jours courts, c’est l’hiver.
- Un Soleil haut chauffe davantage : la même lumière se concentre sur une plus petite surface. Et un jour long laisse plus de temps pour chauffer.
- Les saisons sont inversées entre les deux hémisphères : quand c’est l’été en France, c’est l’hiver en Australie, en Argentine ou en Afrique du Sud.
Expérimente
La Terre autour du Soleil
Fais avancer la date (curseur ou lecture) et regarde l’axe des pôles : il garde toujours la même direction. Observe à Paris la hauteur du Soleil à midi, la durée du jour et l’ombre du bâton, en juin puis en décembre. Compare avec la saison de l’hémisphère Sud.
À Paris (48,9° N), le 21 juin
- Durée du jour
- ≈ 16 h 10
- Soleil à midi
- 65° de hauteur
- Ombre d’un bâton de 1 m
- 0,48 m
- Hémisphère Nord
- Été
- Hémisphère Sud
- Hiver
Solstice de juin : le pôle Nord est incliné du côté du Soleil. À Paris, le Soleil monte à 65° à midi et le jour, plus long que la nuit, dure environ 16 h 10 : c'est l'été dans l'hémisphère Nord et l'hiver dans l'hémisphère Sud. La distance au Soleil ne change presque pas : les saisons viennent de l'inclinaison de l'axe, qui garde toujours la même direction.
Exemple
Solstices et équinoxes à Paris (dates approximatives)
- Équinoxe de mars (vers le 20 mars) et équinoxe de septembre (vers le 22 ou le 23 septembre) : jour et nuit durent environ 12 h partout sur Terre ; le Soleil se lève plein est.
- Solstice de juin (vers le 21 juin) : jour le plus long, environ 16 h ; ombre de midi la plus courte de l’année.
- Solstice de décembre (vers le 21 décembre) : jour le plus court, environ 8 h ; ombre de midi la plus longue. Une éphéméride donnant lever 8 h 41 et coucher 16 h 56 indique un jour de 8 h 15 min.
Attention
Le piège n° 1 : « En été, la Terre est plus près du Soleil. » C’est faux. La Terre est même un peu plus proche du Soleil début janvier (environ 147 millions de km) que début juillet (environ 152 millions de km). Et si la distance expliquait les saisons, ce serait l’été en même temps dans les deux hémisphères, ce qui n’est pas le cas.
Attention
Au CM, tu as observé le Soleil et les ombres et découvert que la Terre tourne. En 6e, on attend que tu distingues rotation (24 h, le jour) et révolution (365,25 jours, l’année), que tu expliques les saisons par l’inclinaison de l’axe et que tu lises une éphéméride : durée du jour = heure du coucher − heure du lever.
Les exercices
Niveau 1 · Découverte
Les bases, pas à pas.Niveau 2 · Entraînement
Les pièges classiques.Niveau 3 · Expert
Pour aller plus loin.