Questions to the experts

Madame,
Nous préparons un dossier sur le transit de Vénus qui s'adressera aux enseignants de l'école élémentaire pour pratiquer avec leurs élèves de Cours Moyen des activités de simulation puis des mesures simples le 8 juin prochain.
Ce dossier comportera des documents photographiques du dernier transit de Vénus (6 décembre 1882)ainsi que des documents d'archives (dont des gravures de l'époque)de la Société Astronomique de France. Peut-être en trouverons-nous d'autres par la suite.
Ce dossier comportera également une partie explicative simple du phénomène et la présentation d'une démarche -inédite mais tout aussi simple- d'évaluation de la distance Terre-Soleil (donc sans passer par la notion de parallaxe ni par des calculs de trigonométrie). Quatre séquences d'activités détaillées à faire en classe s'y ajouteront ensuite d'ici la fin du mois (qui devraient paraître la semaine prochaine sur le site de La main à la pâte avec les photos et documents cités plus haut).
Bien cordialement,
Mireille Hartmann-Hibon, pour l'équipe La main à la pâte

Bonjour,

Je réponds un peu tardivement à votre demande, concernant l'éclipse du Soleil par Vénus le 8 juin, que m'a communiquée Alain Chomat.

Tout d'abord je vous conseille un site que vous connaissez peut-être déjà ; c'est le site du CLEA (comité de liaison enseignants-astronomes) qui consacre plusieurs pages à cet événement : http://www.ac-nice.fr/clea/. On y trouve toutes les informations théoriques ainsi que des conseils d'observation et des suggestions d'activités pour des élèves de collège et surtout de lycée. Sont proposés aussi des liens , en particulier avec le bureau des longitudes et un site astronomique du pays basque très intéressant. Un lien avec le site eso. permet également de visualiser le phénomène tel qu'on l'observera le 8 juin. Mais je pense qu'il vaut mieux laisser les enfants découvrir le phénomène avant de leur montrer (en cas de mauvais temps ou pour en reparler ensuite).

Comme cela est souvent le cas, je n'ai pas trouvé de propositions accessibles à des élèves de primaire. Dans ce cadre, il me semble intéressant, plutôt que de proposer une explication toute faite aux élèves, de leur faire construire un modèle leur permettant de se construire une image et leur propre explication du phénomène. Pour cela il faut s'appuyer à la fois sur une réelle observation de Vénus, essentielle en astronomie, et sur des recherches documentaires. L'activité de modélisation pourra permettre ensuite de prévoir l'observation de l'éclipse. Voici donc, rapidement décrite, une proposition d'activités pour préparer l'observation du 8 juin. Elle prend en compte des activités qui permettent aux élèves de construire les prérequis nécessaire pour situer le phénomène de l'éclipse par rapport à une situation plus courante qu'ils ne connaissent pas (mouvement apparent du Soleil, conditions d'observation de Vénus en temps "normal").

Je suggère donc plusieurs temps avec les élèves, ce travail devant se dérouler sur plusieurs séances, 5 ou 6 à mon avis selon le niveau des élèves et la part d'initiative que le maître leur laissera. Donc, dans l'esprit Main à la Pâte, voici une proposition.

1er temps : Observation de Vénus (observation + une séance de représentation des orbites à l'échelle)

Actuellement Vénus est visible le soir vers l'ouest après le coucher du Soleil. On ne peut pas se tromper : c'est le premier astre visible le soir, sa luminosité est très importante (c'est l'objet le plus brillant du ciel après la Lune), ce qui interdit de la confondre avec une étoile.
Les élèves peuvent donc l'observer très facilement, plusieurs soirs d'affilée. Ils peuvent faire une recherche documentaire pour lever l'ambiguïté relative à son nom d'"étoile du Berger" (Vénus, est-ce une planète ou une étoile ?).
Cela leur permettra d'apprendre que Vénus est bien une planète, la deuxième en partant du Soleil. Une représentation des orbites des 3 premières planètes à l'échelle (si le niveau de la classe en mathématiques le permet) leur permettra de constater que cette planète est relativement proche du Soleil et que, si on la regarde depuis la Terre, on regardera toujours plutôt dans la direction du Soleil (élongation maximale de 46° : voir schéma page 1 sur le site du CLEA dans "Vénus et ses passages devant le Soleil). La mesure des angles n'étant pas au programme de l'école primaire, il n'est pas nécessaire de quantifier le phénomène, sauf si le maître le souhaite.

2ème temps : Le mouvement apparent du Soleil au cours d'une journée (observation, puis une séance de représentation)

Si les élèves ne sont pas familiarisés avec le mouvement apparent du Soleil, leur faire observer ce mouvement depuis la cour de l'école. On peut représenter ce mouvement, d'est en ouest, par rapport à l'horizon dessiné ou mieux photographié.
On peut ensuite faire mimer ce mouvement par les élèves : une table circulaire représentant le sol, on peut y disposer tout autour des éléments du paysage visible depuis l'école, en plaçant en particulier les éléments de ce paysage correspondant à l'est, au sud et à l'ouest. Un élève tient dans sa main une sphère représentant le Soleil (sphère en polystyrène par exemple) et reproduit un "lever "de Soleil et la course du Soleil dans le ciel jusqu'à son coucher vers l'ouest.

3ème temps : pourquoi et quand peut-on voir Vénus ? (2 séance au moins)

Recherche documentaire sur les planètes : on voit les planètes parce qu'elles sont éclairées par le Soleil. D'autre part, Vénus étant "près" du Soleil, on peut fixer sur la sphère représentant le Soleil une autre petite sphère représentant Vénus (boule de cotillon fichée sur une pique à brochette par exemple). Vénus tourne autour du Soleil ce qui peut être reproduit par les élèves avec le modèle utilisé.

1- Le maître demande aux élèves, sachant que Vénus tourne autour du Soleil, d'imaginer les positions du Soleil et de Vénus actuellement : il faut pouvoir expliquer qu'on voit Vénus vers l'ouest après le coucher du Soleil.

Quand le Soleil est dans le ciel, celui-ci est trop brillant pour qu'on puisse voir Vénus.
Quand il se "couche", c'est-à-dire quand il passe sous l'horizon vers l'ouest, le ciel devient sombre et Vénus, qui est encore au-dessus de l'horizon, est visible et très brillante car éclairée par le Soleil : on peut donc voir Vénus après le coucher du Soleil vers l'ouest.

2- Le maître demande ensuite : que se passerait-il si Vénus était passé, pour l'observateur terrestre, de l'autre côté du Soleil ?
Le maître peut laisser les élèves réfléchir en s'aidant du modèle (table représentant le sol, horizon et système des deux astres). Pour qu'on voit Vénus il faut que le Soleil ne soit pas présent dans le ciel (trop de luminosité), mais cette fois-ci Vénus est "à droite" du Soleil.
Ils pourront trouver la réponse suivante :

Vénus sera visible avant le lever du Soleil vers l'est : on dit que Vénus "se lève" avant le Soleil

4ème temps : l'éclipse du 8 juin (deux séances)
La maître peut demander ce qui se passerait si Vénus passait devant le Soleil.
Après un temps de recherche , confrontation des hypothèses.
Les élèves connaissent en général assez bien les éclipses de Soleil par la Lune, ils vont donc s'y référer et peuvent penser que Vénus va "cacher le Soleil". Là se pose le problème de la taille : d'où l'intérêt de l'observation préalable de Vénus, qui peut être confortée par une représentation à l'échelle du Soleil, de Vénus et de la Terre. Avec un Soleil de 14cm, Vénus de 1mm de diamètre environ placée à 1m du Soleil, l'il de l'observateur terrestre étant, quant à lui à 1,5m du Soleil (ordres de grandeur). On se rend compte que la tache d'ombre sur le Soleil sera très petite.
Un autre problème sera intéressant à travailler avec les élèves : Vénus sera-t-elle brillante ou sombre ? Pourquoi ? Cela permet de revenir sur le fait que les planètes ne produisent pas leur propre lumière, que seule leur face située du côté du Soleil est éclairée, l'autre étant sombre.
Enfin le problème se pose de savoir s la petite tâche sombre va se déplacer ou non sur le disque solaire et dans quel sens. Les élèves peuvent utiliser leur maquette pour répondre, connaissant le sens de rotation des planètes autour du Soleil et la position initiale de Vénus.

Pour valider toutes ces hypothèses, attendre le 8 juin (mais à mon avis ce sera un peu dur pour les enfants !) ou aller voir l'animation du site eso !

Voilà quelques idées. Je ne sais pas si c'est ce que vous attendiez. Si cette proposition vous intéresse, je suis tout à fait d'accord pour l'affiner, en rediscuter avec vous. Je n'avais pas prévu d'y travailler ave des classes de primaire, mais grâce à votre demande, je pense que je vais proposer à des collègues de CM de faire travail avec leurs élèves. Cela permettrait, si vous êtes intéressée, de mettre des classes en relation. Mais je m'avance un peu, n'ayant pas encore eu le temps de contacter des collègues susceptibles d'être intéressés, c'est juste une idée !
J'espère en tout cas que ces suggestions vous intéresserons.
Cordialement
Hélène Merle