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UPEC/IUFM Créteil M1 EC1.4 Astronomie CORRIGE Exercice 1 : repérage sur Terre L

UPEC/IUFM Créteil M1 EC1.4 Astronomie CORRIGE Exercice 1 : repérage sur Terre La ville de Bordeaux est située sur le méridien de Greenwich (banlieue de Londres). Ce méridien sert de référence pour mesurer la longitude de tout point de la Terre. Bordeaux a donc une longitude nulle. Nous souhaitons connaître la longitude β de la ville d’Anglet (Pyrénées atlantiques). Un jour donné, le Soleil passe au méridien de Bordeaux à 13h 14 min (heure légale). Le même jour, le Soleil passe au méridien d’Anglet à 13h 20min (heure légale). 1. Rappeler la définition du mot méridien. 2. Décrire le mouvement apparent du Soleil dans le ciel. Quelle particularité présente la position du Soleil lorsqu’il traverse le méridien ? 3. D’après les informations de l’énoncé, indiquer si Anglet est à l’ouest ou à l’est de Bordeaux. 4. Calculer la durée nécessaire à la Terre pour effectuer une rotation de 1 degré autour de son axe polaire. 5. En déduire la longitude d’Anglet. 1) Le schéma ci-dessous permet de se rappeler des définitions de base 2) Le mouvement apparent du soleil : Le soleil se lève vers l’est et se couche vers l’ouest ; dans l’hémisphère nord il culmine au-dessus du sud au milieu du jour, à ce moment appelé « midi solaire l’ombre d’un gnomon vertical est exactement dirigée vers le pôle nord. On dit que le Soleil passe au méridien à midi solaire. 3) Plus on est à l’est plus le Soleil se lève tôt et se trouve donc en avance dans son mouvement apparent. Le Soleil passe au méridien à Anglet 6 min après y être passé à Bordeaux, Anglet se situe donc à l’ouest de Bordeaux. Le méridien d’un point A est le demi-cercle imaginaire passant par les pôles Nord et Sud et le point A. Le parallèle d’un point A est le cercle centré sur l’axe nord-sud, passant par A et dans un plan parallèle au plan de l’équateur. En partant du méridien de Greenwich origine, on peut graduer chaque demi - parallèle en 180° vers l’est et 180° vers l’ouest pour déterminer la longitude d’un point sur ce parallèle. 4) La Terre fait un tour sur elle-même en 24 heures. Elle effectue donc une rotation 360° en 24 heures, soit 15° par heure ce qui équivaut à 15° pour 60 minutes. Pour une rotation de 1° 60 / 15 = 4 min 5) Le midi Anglet possède 6 minutes de retard sur Bordeaux qui est située sur le méridien origine. Sa longitude est donc : 1° x (6 /4) = 1,5 ° Exercice 2 : jour et nuit 1. Pourquoi fait-il alternativement jour et nuit ? 2. Faire un schéma du globe terrestre et indiquer : le plan de l’écliptique, la direction des rayons solaires, l’axe des pôles, l’équateur et la ligne de séparation entre la journée et la nuit. 3. Pourquoi les journées et les nuits n’ont-elles pas, en général, la même durée ? 4. Quand le Soleil est au plus haut dans le ciel, est-il midi à nos montres ? Donnez une définition du terme « zénith ». Le Soleil passe-t-il toujours au zénith à midi ? 5. Préciser la définition scientifique du jour solaire 1) Jour et nuit : L'alternance des jours et des nuits s'explique par le fait que la terre tourne sans arrêt sur elle-même devant le Soleil. Elle se retrouve donc alternativement face au Soleil ou dos au Soleil. Il fait nuit lorsqu'un endroit de la Terre se trouve à l'opposé de la lumière du soleil. A chaque instant, une moitié de notre Terre se trouve dans la nuit quand l'autre moitié se trouve dans le jour. Comme la Terre subit une rotation sur son axe, il fait alternativement jour et nuit, les deux formant une journée de 24 heures. Attention : il ne faut pas dire : « il y a des jours et des nuits, le Soleil possède un mouvement apparent parce que la Terre tourne autour du Soleil » mais bien parce que « la Terre tourne sur elle-même ». 2) Schéma du globe terrestre : la ligne bleue représente le plan de l’écliptique 3) Variation des jours et des nuits : La Terre tourne sur elle-même autour de l'axe des pôles, et tourne autour du Soleil. C'est l'inclinaison de l'axe de rotation de la Terre qui est responsable de l'inégalité du jour et de la nuit. Cet axe est incliné d'environ 23° par rapport à la perpendiculaire au plan de l'écliptique (c'est-à-dire le plan que fait l'orbite de la terre autour du Soleil). Le croquis (partie gauche de la page précédente) montre la position de la Terre par rapport au Soleil au mois de juin. Un point A de l'hémisphère Nord a un déplacement plus long dans la zone éclairée par le Soleil (le jour) que dans la zone dans l'ombre (la nuit). Le jour dure donc plus longtemps que la nuit. C'est le contraire pour le point B situé dans l'hémisphère Sud. La partie droite de ce croquis montre la position de la Terre par rapport au Soleil en décembre. Un point C de l'hémisphère Nord a un déplacement plus court dans la zone éclairée par le Soleil (le jour) que dans la zone dans l'ombre (la nuit). Le jour est donc plus court que la nuit. C'est le contraire pour un point D situé dans l'hémisphère Sud : la durée de l'éclairement est plus longue que celle de la nuit. Notons qu’à l’équateur les nuits sont égales aux jours et durent 12 heures toute l’année. 4) Midi à la montre et zénith : En astronomie, le zénith est un des points d'intersection de la verticale d'un lieu donné et de la sphère céleste. Le point d'intersection qui se trouve au-dessus de la Terre est le zénith tandis que celui qui se trouve au-dessus des antipodes est le nadir. Autrement dit le zénith est le point sur la verticale au-dessus de notre tête. Le Soleil ne culmine jamais au zénith sous nos latitudes. Le Soleil ne monte au zénith qu’ entre les deux tropiques du Cancer et du Capricorne. A midi solaire quand le Soleil est au-dessus du Sud il n’est pas midi à la montre. La relation entre heure solaire et heure légale n’est pas si simple. L’heure solaire est une heure locale : l’exercice 1 nous a montré que l’heure solaire d’Anglet possède 6 minutes de retard sur celle de Bordeaux. Dans la vie courante on ajoute 1h à l’heure solaire pour obtenir l’heure d’hiver, et 2 h pour l’heure d’été c’est très approximatif mais un peu moins faux à Paris qu’à Strasbourg ou Brest… 5) Le Jour solaire est la durée entre deux midis solaires successifs. On pourrait en déterminer la valeur en mesurant la durée entre deux passages de l’ombre d’un gnomon au méridien. La Terre n’ayant pas une vitesse constante sur son orbite autour du Soleil, le jour solaire n’est pas constant. Le temps de notre montre est basé sur sa valeur moyenne : Jour solaire moyen dont la valeur est par définition 24 heures. Un diagramme (hors programme) appelé équation du temps permet de passer du temps solaire vrai (celui du cadran solaire ou du gnomon) au temps solaire moyen. Il y a donc trois corrections à effectuer pour passer de l’heure solaire (vraie) à celle de la montre : Temps solaire vrai Temps indiqué par un cadran solaire Temps solaire moyen Temps solaire vrai corrigé avec l'équation du temps pour tenir compte du fait que le jour solaire n’est pas constant Temps universel UT Temps solaire moyen tenant compte de la correction due à la longitude (4 minutes par degré de longitude) Temps légal Temps universel prenant en compte le décalage dû aux heures d'hiver (+1 h) ou d'été (2h) Pour mieux connaître la relation entre l’heure solaire et l’heure légale : http://atelier.tournesol.free.fr/athsvhm.htm http://www.meridienne.org/index.php?page=heure Exercice 3 : les saisons 1. Donner les dates (à deux jours près) des « solstices » et « équinoxes ». Comment sont-elles définies ? Quelle est leur relation avec les saisons pour la zone tempérée de l’hémisphère Nord ? 2. Quelle est l’origine du phénomène des saisons ? (produire une explication en considérant le mouvement relatif de la Terre et du Soleil.) 3. Pourquoi fait – il plus chaud en été qu’en hiver ? (produire une explication en considérant les caractéristiques du rayonnement solaire.) 1) Equinoxe = égalité du jour et de la nuit - 12 heures. Le 21 mars - équinoxe de printemps : début du printemps Le 22 septembre - équinoxe d’automne : début de l’automne Solstice : la plus grande différence entre la durée du jour et celle de la nuit Solstice d’été : 21 juin – (à Paris environ 16 h de jour – 8 h de nuit) : début de l’été Solstice d’hiver : 21 décembre (8h de jour – 16h de nuit) : début de l’hiver. NB : Ces dates sont données pour l’hémisphère nord. Lorsqu’on considère la Terre entière face au Soleil, uploads/Geographie/ exercices-sur-lastronomie-avec-corrige-2-pdf.pdf