Démarrer l'astronomie avec le gnomon ?

Auteurs : Equipe La main à la pâte(plus d'infos)
Résumé :
[Témoignage] - Compilation de messages de la liste de diffusion reseau-lamap relatifs à l'utilisation du gnomon pour démarrer l'astronomie en classe.
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Faut-il commencer l'astronomie avec le gnomon?

Le gnomon est un simple bâton planté verticalement dans le sol. Il permet facilement, en n'importe quel endroit, d'observer le mouvement de l'ombre du soleil. C'est l'ancêtre du cadran solaire. L'observation de l'ombre est très enrichissante si elle est effectuée sur une assez longue période. Ainsi en été quand le soleil se rapproche du zénith, l'ombre est plus petite qu'en hiver. Ceci nous révèle que la hauteur du Soleil dans le ciel n'est pas la même en différentes saisons. La durée du jour est aussi différente. Ce phénomène est liée à la révolution de la Terre autour du soleil, qui s'effectue avec un axe de rotation dont la direction est constante par rapport au plan de révolution de la Terre autour du Soleil

A plusieurs reprises, les enseignants ont échangé leurs points de vue sur les listes de diffusion du réseau, et ont interrogé les consultants du site.

Ainsi, Jean-Michel Rolando le déconseille . En effet cet outil sert "en premier lieu à connaître le mouvement apparent du Soleil dans le ciel et son évolution au fil de l’année". Il lui semble donc que "dans une démarche qui laisse des initiatives aux élèves, en particulier celle de mettre au point eux-mêmes des méthodes pour répondre aux questions qui se sont posées, il est très improbable que l’idée du gnomon apparaisse". Il lui paraît plus judicieux de commencer par des observations directes du ciel pour construire de premières connaissances : "Le Soleil ne se lève pas tous les jours à la même heure. Idem pour le coucher. L’évolution globale peut être dégagée. Le Soleil ne passe au zénith (verticale du lieu) ni à midi, ni en été, ni jamais à nos latitudes". De nouvelles questions peuvent ensuite surgir (" à quelle date le Soleil est-il le plus haut dans le ciel ?"). Les élèves sont alors amenés à réfléchir à des méthodes de mesure et l’enseignant peut introduire le gnomon. Il estime "qu’il faut être attentif à ne pas introduire un outil avant d’en voir réellement besoin".

Une réaction d’Elisabeth Plé vient conforter ce point de vue. De plus, elle propose une méthode fiable pour repérer la position du Soleil. Après avoir réalisé un panorama photo (cf. synthèse d’octobre 99), les élèves peuvent "fabriquer un appareil (compas) pour viser le Soleil. Ils reporteront ensuite cette visée sur leur photo, en calculant la bonne échelle". Le gnomon peut ensuite servir à établir un modèle explicatif de la course du Soleil. "On peut planter un clou, avec de la pâte à modeler, sur un globe au lieu d’observation et matérialiser avec un petit disque le sol de l’observateur. On testera ainsi les différentes explications proposées par les enfants (c’est la Terre qui tourne autour du Soleil, c’est le Soleil qui tourne autour de la Terre) en vérifiant si pour chacune d’elles on obtient une évolution de l’ombre semblable à celle observée dans la cours… Et, hélas oui, toutes ces explications sont possibles… alors voilà une bonne occasion de confronter les enfants au débat historique!"

Le point de vue de Mireille Hibon est différent et elle souhaite témoigner qu’il est possible de démarrer en cycle II l’astronomie avec le gnomon. Dans un premier temps, "il s’agit pour les enfants de repérer l’ombre d’un gnomon quelconque (enfant ou objet) à différents moments d’une journée bien ensoleillée". Ceci permet de leur faire observer des phénomènes qui n’ont jamais retenu leur attention. "Ensuite, les expérimentations ayant été reprises sur le terrain, on procède à des simulations intra-muros avec des lampes de poche et des mini-gnomons : les enfants tentent de reproduire, en accéléré cette fois, le phénomène observé. C’est donc à posteriori qu’ils seront amenés à découvrir le trajet apparent du Soleil…"

Quelques références bibliographiques supplémentaires ont été citées :

  • Sur l’astronomie en général :
    Documentation par l’image : Mesure du temps (n°69, février 97) ; L’astronomie (n°44, avril 94)
    J.D.I. : Enseigner l’astronomie (n°8, avril 94)
    TDC : Le Soleil et les Hommes (n°690) ; Soleil, horloger de la Terre (n°691), éditions CNDP
  • Sur le mouvement apparent du soleil :
    Grand N – Spécial Sciences et Technologie au cycle III (à commander à IREM de Grenoble, B.P.41 38042 Saint Martin d’Hères)
  • Sur le gnomon et les cadrans solaires :
    Annales du CERPE, Académie de Grenoble session juin 99
    Cadrans solaires, Histoire – Théorie – Pratique, René Bohr, éditions Oberlin (épuisé)
    Cadrans solaires – Construction et décoration, D. Picon, Fleurus Idées, éditions Fleurus
    Cadrans solaires – Les comprendre et les construire, J .N. Tardy, éditions Edisud
    M. Hibon-Hartmann, L'astronomie est un jeu d'enfant ( chap 1), Le Pommier, 1999

Et des adresses Internet :

Vous pouvez regarder les travaux d'une classe qui a travaillé sur la mesure de la longitude : http://perso.libertysurf.fr/ecole.florian/latitudes/acc-long.htm
Vous trouverez des renseignements sur les cadrans solaires sur le site de la société astronomique de France : http://www.iap.fr/saf/comcadra.htm
Quant à la commission des cadrans solaires du Québec, elle se propose de mettre les amateurs des cadrans solaires sur la piste d'un patrimoine culturel, artistique, scientifique et touristique. Son site présente de nombreuses ressources pour réaliser et utiliser des cadrans, un bulletin de liaison, une bibliographie et des repères historiques sur ce sujet. http://cadrans_solaires.scg.ulaval.ca/
Concernant la construction de cadrans solaires, il existe un très bon logiciel d'explications et d'aide à la construction de cadrans solaires. Vous pouvez le télécharger à partir de l'adresse suivante : http://cadrans-solaires.org

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