La Terre, un astre singulierPrésentation :La Terre, singulière parmi un nombre gigantesque de planètes, est un objet d’étude ancien.
Les évidences apparentes et les récits non scientifiques ont d’abord conduit à de premières représentations. La compréhension scientifique de sa forme, son âge et son mouvement résulte d’un long cheminement, émaillé de controverses.
Histoire, enjeux et débats :L’histoire de la mesure du méridien terrestre par Ératosthène (et les hypothèses d’Anaxagore).
L’histoire de la mesure du méridien terrestre par Delambre et Méchain (détermination de la longueur du méridien reliant Dunkerque à Barcelone).
Histoire de la définition du mètre.
Quelques grandes étapes de l’étude de l’âge de la Terre : Buffon, Darwin, Kelvin, Rutherford.
Modalités de la construction d’une approche scientifique d’une question controversée pour aboutir à un résultat stabilisé.
Grandes étapes de la controverse sur l’organisation du système solaire : Ptolémée, Copernic, Galilée, Kepler, Tycho Brahe, Newton.
La forme de la TerrePrésentation :L’environnement « plat » à notre échelle de perception cache la forme réelle de la Terre, dont la compréhension résulte d’une longue réflexion. Au-delà de la dimension historique et culturelle, la mise en œuvre de différentes méthodes de calcul de longueurs à la surface de la Terre permet de développer des compétences mathématiques de calcul et de représentation et invite à exercer un esprit critique sur les différents résultats obtenus, les approximations réalisées et les limites d’un modèle.
La connaissance de la loi des sinus (a/sin A = b/sin B = c / sin C) n’est pas exigible. Elle est fournie pour mettre en œuvre le principe de triangulation plane (calcul d’une longueur à partir de la mesure d’une autre longueur et de deux angles).
On admet que la longueur d’un arc de cercle est proportionnelle à l’angle qui l’intercepte.
Le repérage sur une sphère, déjà connu des élèves, est remobilisé.
Le calcul de la longueur entre deux points le long d’un grand cercle n’est pas exigible.
| Savoirs | Savoir-faire |
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| Savoirs :Dès l’Antiquité, des observations de différentes natures ont permis de conclure
que la Terre était sphérique, alors même que, localement, elle apparaît plane dans la plupart des expériences quotidiennes.
Historiquement, des méthodes géométriques ont permis de calculer la longueur d’un méridien (environ 40 000 km) à partir de mesures d’angles ou de longueurs : méthodes d’Ératosthène et de triangulation plane. | Savoir-faireCalculer la longueur du méridien terrestre par la méthode d’Ératosthène.
Calculer une longueur par la méthode de triangulation utilisée par Delambre et Méchain.
Calculer le rayon de la Terre à partir de la longueur du méridien. |
| Savoirs :On repère un point à la surface de la Terre par deux coordonnées angulaires, sa latitude et sa longitude.
Le plus court chemin entre deux points à la surface de la Terre est l’arc du grand cercle qui les relie. | Savoir-faireCalculer la longueur d’un arc de méridien et
d’un arc de parallèle.
Comparer, à l’aide d’un système d’information géographique, les longueurs de différents chemins reliant deux points à la surface de la Terre. |
L’histoire de l’âge de la TerrePrésentation :L’âge de la Terre est d’un ordre de grandeur sans rapport avec la vie humaine. Sa
compréhension progressive met en œuvre des arguments variés.
L’objectif n’est pas de connaître dans le détail les arguments utilisés au cours de l’histoire des sciences, mais de savoir interpréter des données relatives à ces arguments. Il s’agit de prendre appui sur cet exemple pour montrer comment la science construit et perfectionne peu à peu sa compréhension de la nature, en exploitant des faits nouveaux apparus successivement. Il s’agit aussi de montrer qu’une question scientifique complexe est résolue grâce à la participation de plusieurs domaines de spécialité.
| Savoirs | Savoir-faire |
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| Savoirs :Au cours de l’histoire des sciences, plusieurs
arguments ont été utilisés pour aboutir à la
connaissance actuelle de l’âge de la Terre :
temps de refroidissement, empilements
sédimentaires, évolution biologique, radioactivité.
L’âge de la Terre aujourd’hui précisément déterminé est de 4,57.10 9 ans. | Savoir-faireInterpréter des documents présentant des arguments historiques utilisés pour comprendre l’âge de la Terre.
Identifier diverses théories impliquées dans la controverse scientifique de l’âge de la Terre. |
La Terre dans l’UniversPrésentation :Le mouvement de la Terre dans l’Univers a été l’objet de célèbres et violentes controverses.
L’étude de quelques aspects de ces débats permet de comprendre la difficulté de la construction du savoir scientifique.
L’organisation du système solaire est déjà connue. L’accent est mis ici sur la compréhension de cette organisation au cours de l’histoire des sciences et sur l’importance des controverses scientifiques concernées.
| Savoirs | Savoir-faire |
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| Savoirs :Observée dans un référentiel fixe par rapport aux étoiles, la Terre parcourt une trajectoire quasi circulaire autour du Soleil.
Le passage d’une conception géocentrique à une conception héliocentrique constitue l’une des controverses majeures de l’histoire des sciences. | Savoir-faireInterpréter des documents présentant des arguments historiques pour discuter la théorie héliocentrique. |
| Savoirs :Observée dans un référentiel géocentrique, la Lune tourne autour de la Terre sur une trajectoire quasi-circulaire. Elle présente un aspect qui varie au cours de cette rotation (phases).
La Lune tourne également sur elle-même et présente toujours la même face à la Terre. | Savoir-faireInterpréter l’aspect de la Lune dans le ciel en fonction de sa position par rapport à la Terre et au Soleil |