Ces propositions de modèles analogiques concernent la réception de l'énergie lumineuse par la surface terrestre selon divers objectifs :
- Mesure de la surface d'une tache de lumière projetée sur une sphère en fonction de la latitude et mesure de la surface de la tache de lumière en un même lieu ( repéré par une punaise ) aux deux solstices.
- Mesurer la surface éclairée entre deux méridiens avec une réglette graduée en millions de Km2 , à l’équateur et à une autre latitude, suite à l’éclairage du globe avec un faisceau lumineux de diamètre constant.
- Faire tourner la planète autour d’une source lumineuse figurant le soleil, de manière à comprendre comment s’établissent les saisons.
- Comprendre les positions relatives Terre – Soleil au cours d’une année et donc les variations de durée jour–nuit.
Ils peuvent être complétés par des modèles numériques.
Modèle de répartition de l'énergie solaire en fonction de la latitude et des solstices
Objectif :
Mesure de la surface d'une tache de lumière projetée sur une sphère en fonction de la latitude et mesure de la surface de la tache de lumière en un même lieu (repéré par une punaise) aux deux solstices.
Matériel :
- Pour le modèle : Une sphère montée sur un système articulé, une source de lumière, un oculaire X 10 de microscope, un carton épais, Trois potences, une feuille.
- Pour les mesures : Papier millimétré, règle graduée
Construction du modèle :
Trucs, astuces, problèmes :
Lors des mesures bien veiller à ne pas modifier la distance entre la source lumineuse et la sphère.
Bien plaquer le papier millimétré à la surface de la sphère
Ne pas oublier le témoin : en projetant sur une surface plane on montre que la surface de la tache ne change pas quand on fait varier la » latitude « .
Modèle de réception de l'énergie solaire en fonction des méridiens
Objectif :
Mesurer la surface éclairée entre deux méridiens avec une réglette graduée en millions de Km2 , à l’équateur et à une autre latitude, suite à l’éclairage du globe avec un faisceau lumineux de diamètre constant.
Réaliser des mesures avec un luxmètre posé sur le globe.
Matériel :
- Maquette climats et saisons Jeulin
- Luxmètre
Utilisation :
Une maquette par groupe, un luxmètre
Trucs, astuces, problèmes :
La noix polynux peu facile d’emploi peut avantageusement être remplacée par une noix de serrage traditionnelle.
Le montage ci-dessous permet de positionner de différentes manières le globe, par rapport à une source lumineuse, en le glissant sur le rebord d’une table.
Réception de l'énergie solaire en fonction des saisons
Objectif :
Faire tourner la planète autour d’une source lumineuse figurant le soleil, de manière à comprendre comment s’établissent les saisons.
Matériel :
- Maquette climats et saisons Jeulin
- Projecteur lumineux ou source de lumière.
- Luxmètres.
Utilisation :
Une maquette, un luxmètre, une source de lumière par groupe.
Les seules difficultés résident dans la conservation de l’inclinaison de l’axe terrestre au cours de la rotation, et de la confusion que peuvent faire les élèves entre saisons et l’alternance jour-nuit.
Trucs, astuces, problèmes :
La noix polynux peu facile d’emploi peut avantageusement être remplacée par une noix de serrage traditionnelle.
Le montage ci-dessous permet de positionner de différentes manières le globe, par rapport à une source lumineuse, en le glissant sur le rebord d’une table.
Réception de l'énergie solaire sur une année
Objectifs :
Comprendre les positions relatives Terre – Soleil au cours d’une année et donc les variations de durée jour – nuit.
Mesurer en un point du globe (latitude 45°N) la surface éclairée en été et en hiver et donc comprendre les variations de température.
Matériel :
Par binôme : une lampe, 4 boules en polystyrène peintes en noir, traversées par une aiguille en bois et inclinées dans un petit erlenmeyer avec du sable (angle correct).
Positionner les 4 globes par rapport à la lampe, figurant le soleil, et comprendre ainsi la position de la terre par rapport au soleil à chaque saison.
Pour chaque saison, noter la surface du globe éclairée.
En position été et hiver, noter la surface éclairée au niveau d’un point (pastille colorée) représentant la France.
Trucs, astuces, problèmes :
Difficulté pour les élèves à conserver la même inclinaison du globe, quelle que soit la saison.
Pour bien observer les surfaces éclairées, nécessité d’utiliser une lentille.
