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Ombres et lumière sur les anneaux de
Saturne
Déroulement détaillé
Expérimentation et discussion
Eteignez les lumières et fermez les rideaux de la classe. Chaque
groupe d'élèves doit avoir une maquette et une lampe torche.
Laissez-les d'abord expérimenter les différentes ombres
qu'ils peuvent obtenir en bougeant la planète ou la lampe.
Faites-leur ensuite recréer les ombres de la photo.
Les élèves doivent découvrir que :
- seule une légère inclinaison de Saturne par rapport au Soleil peut reproduire les ombres de la photo de Voyager.
- lorqu'ils montent ou descendent la lampe par rapport à Saturne,
la forme de l'ombre de Saturne sur ses anneaux change. Quand la lampe est
haute, Saturne projette une ombre circulaire sur les anneaux. Quand on la
descend, l'ombre s'étire jusqu'à ce qu'elle semble droite,
comme sur la photo. Faites rechercher aux élèves, avec une
feuille de papier, le bout de l'ombre de Saturne. Ils s'apercevront alors
que celle-ci est toujours incurvée.
- quand l'ombre de Saturne sur ses anneaux est droite, alors l'ombre des
anneaux sur Saturne se situe sur l'équateur.
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Faites-leur ensuite projeter l'ombre de Saturne et de ses anneaux sur les
murs ou sur une feuille blanche. Ils pourront également dessiner le
contour de l'ombre chinoise obtenue sur une feuille, pour
différentes situations. On pourra alors introduire les notions
d'opacité, de transparence.
La notion de cône d'ombre pourra aussi être abordée en
fabriquant une petite boule avec du crépon clair suspendue avec du
fil de nylon. En la faisant passer derrière Saturne, on
s'aperçoit qu'il y a toute une zone qui est privée de la
lumière du Soleil. C'est le cône d'ombre de Saturne. Avec la
boule, faites suivre aux élèves la limite du cône
d'ombre. C'est une droite. Le but est de leur montrer que la
lumière se propage en ligne droite.
Pour aller plus loin
- La lumière se propage à la vitesse de 300 000
kilomètres par seconde. Sachant que Saturne est située en
moyenne à 1 427 000 000 km du Soleil, combien
de temps met la lumière pour atteindre Saturne ?
- Les élèves les plus grands pourront aussi rédiger
un petit rapport sur les missions Voyager à destination de Saturne.
Ils pourront y comparer les trajectoires de Voyager 1 et 2, et
séctionner les découvertes les plus importantes qui ont
été faites grâce à ces 2 sondes spatiales. Ils
pourront aussi s'intéresser à la sonde Cassini-Huygens,
lancée en 1997 et qui arrivera dans le système de Saturne en
2004.
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