Enseignement scientifique 1re - 2023

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Esprit critique
Une longue histoire de la matière
Ch. 1
Les éléments chimiques
Ch. 2
Les cristaux, des édifices ordonnés
Ch. 3
Une structure complexe : la cellule
Le Soleil, notre source d'énergie
Ch. 4
Le rayonnement solaire
Ch. 5
Le bilan radiatif terrestre
Ch. 6
Énergie solaire, photosynthèse et nutrition
Ch. 7
Énergie solaire et humanité
La Terre, un astre singulier
Ch. 9
L’Histoire de l'âge de la Terre
Ch. 10
La Terre dans l'Univers
Son et musique, porteurs d'information
Ch. 11
Son et musique
Ch. 12
Le son, une information à coder
Ch. 13
Entendre et protéger son audition
Projet expérimental et numérique
Livret Maths
Annexes
Chapitre 8
Cours

La forme de la Terre

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1
La rotondité de la Terre

  • Pythagore (environ 560-480 av. J.‑C.), mathématicien et scientifique grec, est le premier savant auquel on attribue l'idée de la rotondité de la Terre. Aristote apporte les premiers arguments : la forme circulaire de l'ombre portée de la Terre sur la Lune lors des éclipses, les constellations différentes dans le ciel nocturne lorsqu'on se déplace du Nord au Sud et la disparition des objets au-delà de l'horizon.
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2
Le calcul de la longueur d'un méridien

A
Par Ératosthène

  • Ératosthène (environ 276-194 av. J.‑C.) réalise une estimation particulièrement précise de la longueur du méridien terrestre. Il y parvient en évaluant la distance entre deux villes d'Égypte et en utilisant des mesures d'ombres portées par des objets verticaux.
  • Au solstice d'été à Syène (Assouan) en Égypte, à midi, les rayons du Soleil arrivent parfaitement verticaux alors qu'à Alexandrie, au même moment, un objet vertical projette une ombre, ce qui permet de déterminer l'angle \alpha entre le centre de la Terre et ces deux villes.

B
Par Delambre et Méchain

  • Après la Révolution française, l'Assemblée nationale institue un système d'unités « universel ». Le mètre, notamment, est alors défini comme une fraction du méridien terrestre passant par Paris. Delambre et Méchain sont chargés de mesurer le plus précisément possible une portion de ce méridien grâce à la triangulation qui repose sur des mesures d'angles.
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3
Le repérage sur la planète

A
Les parallèles et les méridiens

  • Pour se repérer sur la surface de la Terre, les cartographes ont décomposé le globe en différentes parties et ont fixé des lignes imaginaires particulières :
    • les parallèles correspondant à des cercles parallèles à l'équateur ;
    • les méridiens correspondant à des demi-cercles joignant les deux pôles.

B
Les coordonnées géographiques

  • Tout point à la surface de la Terre peut être repéré à partir de ses coordonnées géographiques :
    • la latitude \varphi (entre -90° et 90°) qui permet de repérer la position Nord-Sud;
    • -la longitude \lambda (entre -180° et 180°) associée à la position Est-Ouest et définie par rapport au méridien de Greenwich.
  • Le plus court chemin entre deux points situés à la surface de la Terre correspond à un arc de cercle dont le rayon correspond au rayon de la Terre. Cette ligne est appelée orthodromie.
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Mots-clés

Méridien : en physique, il s'agit d'un cercle imaginaire à la surface terrestre passant par les deux pôles. En géographie, le méridien désigne un demi-cercle dont les extrémités sont les pôles.

Mètre : unité de base du Système international pour exprimer les longueurs et les distances. Sa valeur est définie comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en 299 792 458e de seconde.

Parallèle : cercle imaginaire parallèle à l'équateur.
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Unités-clés

Les unités d'angles

Les angles peuvent être exprimés en degré (°) ou en radian (rad), avec :

2 \pi \mathrm{~rad}=360^{\circ}
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Pas de malentendu

En géographie ou en astronomie, les méridiens n'ont pas la même définition. En astronomie, le méridien correspond à un tour entier de la planète.
En géographie, il ne correspond qu'à la moitié de ce tour (pôle à pôle).
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Pas de malentendu

Le chemin le plus court entre deux points à la surface de la Terre est nécessairement un arc de cercle.
C'est pour cette raison que les liaisons entre l'Europe du Nord et l'Alaska ont tout intérêt à ne pas longer le parallèle mais à passer au plus près du pôle Nord pour que le chemin corresponde bien à un arc de cercle sur le globe terrestre.

Globe
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La rotondité de la Terre
Pour se repérer sur la surface de la Terre, qui est une sphère, on utilise deux angles : la latitude \varphi et la longitude \lambda.

Placeholder pour Photographie de la Terre prise par la NASA.Photographie de la Terre prise par la NASA.
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Photographie de la Terre prise par la NASA.


Globe
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Le calcul de la longueur d'un méridien

Par Ératosthène


Calcul par Ératosthène
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Calcul par Ératosthène
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L'ombre portée d'un objet à Alexandrie permet de remonter à l'angle \alpha. À partir de sa valeur et la longueur de l'arc de cercle entre Alexandrie et Syène, on peut en déduire le rayon de la Terre R_{\top} et la longueur du méridien terrestre.

Par Delambre et Méchain


La méthode utilisée par Delambre et Méchain pour déterminer la longueur du méridien passant par Paris repose sur la triangulation. Elle nécessite de connaître une longueur entre deux points le plus précisément possible (entre Melun et Lieusaint historiquement) et de réaliser une multitude de mesures d'angles entre des points voisins du méridien. À partir de considérations géométriques et de l'utilisation de la loi des sinus, ils sont parvenus à mesurer précisément la distance entre Dunkerque et Barcelone.

Triangle ABC
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L'essentiel du cours en vidéo

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