Voir les constellations en 3D
Objectifs :
- Savoir que les étoiles sont à des distances différentes de nous
- Réaliser que les constellations ne sont pas planes,
- Représenter une constellation en trois dimensions
Lorsqu’on observe le ciel, on y voit des étoiles plus ou moins brillantes. Elles semblent former des figures appelées constellations. Certains élèves pourront sans doute en citer quelques -unes (Grande et Petite Ourse, Orion, le Cygne, les constellations du Zodiaque, …).
Selon leurs perceptions, les élèves peuvent pense que ces constellations sont planes. Ou peut être auront-ils l’impression que les étoiles les plus brillantes sont les plus proches de nous. Or tout ceci n’est pas forcément vrai. Au cours du temps, les astronomes ont acquis plusieurs techniques qui leur ont permis d’estimer la distance des étoiles.
On va proposer aux élèves de réaliser une représentation en 3D et à l’échelle de quelques constellations afin de réaliser que la figure observée, vue depuis la Terre, n’est qu’un effet de perspective, et qu’elle sera différente vue d’ailleurs dans l’Univers.
Le dispositif
Cette « harpe céleste » est conçue selon le principe suivant :
Une planchette de bois (environ 30 x 30 cm) est fixée à l’extrémité d’un liteau de bois d’environ 1m
de long. Sur la planchette, on punaise une feuille A4 représentant les étoiles principales d’une constellation.
A l’autre extrémité, un clou est planté verticalement. Les extrémités de fils élastiques (mercerie) seront nouées au clou et punaisées sur chaque étoile de la feuille. Préalablement, on aura passé une
perle sur chaque fil.
Le clou représente notre point de vue terrestre dans le Système Solaire Il s’agira d’utiliser le tableau
des distances des étoiles pour placer chaque étoile (perle) à une distance adéquate.
Ce modèle, de conception relativement simple, peut faire l’objet d’une démarche technologique
par les élèves en amont.
Utilisation
On va faire utiliser aux élèves le logiciel gratuit Stellarium pour relever les distances des principales étoiles d’une constellation. Réaliser des recherches sur l’unité utilisée (année-lumière).
Faire placer ensuite les étoiles (représentées par des perles sur des fils tendus) à une distance proportionnelle de la Terre.
Selon les objectifs mathématiques, voici quelques degrés de progressivité :
– Graduer en amont le liteau (en années-lumière) et faire placer correctement les perles,
– Graduer le liteau en plusieurs échelles d’unités et faire choisir aux élèves la graduation la plus
adaptée,
– Graduer le liteau en diverses échelles fractionnaires (faire choisir la bonne) puis calculer les emplacements,
– Ne pas graduer le liteau et faire rechercher une graduation adaptée.
Ressources
- L’activité « Constellations en 3D » du site Le Monde de la Nuit propose des fiches détaillées et des variantes pour les cycles 1, 2 et 3.
- Ce fichier PDF propose un gabarit pour quatre constellations ainsi que les distances de leurs étoiles principales, arrondies pour faciliter les calculs
- Le document « Voyage dans les constellations » propose quelques compléments d’informations et activités connexes.
