Anaximandre (610-545 av. J.‑C.) est un philosophe grec contemporain de Pythagore. Il est le premier à concevoir un modèle mécanique du monde. Selon sa conception du monde, la Terre est un cylindre dont la hauteur est le tiers de son diamètre. La partie plane du dessus forme le monde habitable entouré d'une masse océanique circulaire. Un tel modèle cylindrique permet de concevoir que les astres puissent passer en dessous.

1. Expliquer pourquoi la photographie du doc. 1 confirme une courbure de la surface de l'eau.

2. Cette photographie permet-elle d'écarter l'hypothèse d'Anaximandre ? Justifier.

3. La photographie du doc. 2 a été prise avec un appareil photographique. Concluer sur l'hypothèse d'Anaximandre.

4. Au cours de l'année, de nombreuses éclipses partielles se produisent. Préciser ce qu'elles doivent avoir en commun.

1. Sur la photographie, observer la ligne d'horizon au-dessus de la côte : cela témoigne d'une courbure de la Terre dans le sens observateur-horizon.

2. Si la partie habitable de la Terre était une surface plane comme la partie supérieur d'un cylindre, le phénomène d'horizon n'aurait pas lieu car il n'y aurait pas de courbure pour l'expliquer.

3. La forme de l'ombre de la Terre qui éclipse la Lune ne correspond pas à un cylindre mais à une sphère.

4. Ces éclipses doivent toutes faire apparaître des morceaux de disques sur la Lune.

En quête de compréhension de notre Univers, les scientifiques ont tout d'abord proposé un modèle géocentrique du Système solaire.

Dans l'Antiquité, Ptolémée (vers 90-168 av. J.‑C.), astronome grec, est un des premiers à formaliser le modèle géocentrique. Ce modèle déjà avancé par Aristote (384-322 av. J.‑C.) place la Terre, immobile, au centre de l'Univers, le Soleil et tous les autres astres tournant autour.


Dans ce modèle, chaque planète tourne selon un mouvement circulaire uniforme sur un cercle appelé épicycle, le centre de chaque épicycle étant lui-même en rotation sur un cercle plus grand centré sur la Terre, le déférent.

Bien plus tard, l'astronome polonais Nicolas Copernic (1473-1543) défend la théorie de l'héliocentrisme qui place le Soleil au centre de l'Univers, avec toutes les planètes tournant autour (seule la Lune tourne autour de la Terre). Cette théorie avait déjà été énoncée dans l'Antiquité par Aristote de Samos (310-230 av. J.‑C.), mais pas prise au sérieux. Copernic affirme de plus que la Terre n'est ni immobile, ni au centre du monde. Son modèle ne sera démontré que 150 ans plus tard.

Partie 1

1. Citer un phénomène pouvant, par l'observation, valider la théorie du géocentrisme et un phénomène pouvant l'invalider.

2. Depuis la Terre, la trajectoire de Mars dans le ciel nocturne observée sur une durée de quelques mois effectue une boucle. Son mouvement est qualifié de rétrograde. Comment Ptolémée, dans le modèle géocentrique, explique-t-il ce mouvement apparent ? Comment s'explique-t-il dans le modèle héliocentrique ?

3. Citer des observations pouvant justifier la trajectoire de la Lune autour de la Terre. Cela permet-il de pencher en faveur d'un modèle ou de l'autre ?

1. Dans le doc. 3, analyser les positions Soleil-Terre du schéma de gauche en pensant aux alternances de deux phénomènes sur Terre : l'un peut se justifier, l'autre non.

2. Compléter la phrase de la deuxième partie du doc. 1, en utilisant le terme de « boucle » puis s'aider du schéma de droite du doc. 3 pour expliquer par une phrase cette boucle apparente de Mars vue de la Terre.

3. Se référer aux observations de la Lune dans le ciel nocturne.

Grâce à la lunette astronomique qu'il a construite, Galilée a pu le premier observer les phases de Vénus.
Cette observation n'est possible que dans un système héliocentrique dans lequel Vénus tourne autour du Soleil, ce qui n'est pas le cas du système géocentrique de Ptolémée.

Partie 2

1. Justifier l'expression « la Lune est la compagne de la Terre. »

2. À l'aide des données, justifier que la Lune présente toujours la même face aux habitants de la Terre.

3. Faire correspondre à chaque lettre du doc. 5 la phase de la Lune du doc. 4 qui lui correspond.

4. La Lune est-elle le seul astre à présenter des phases ? Quel modèle cette observation étaye-t-elle ?

1. Identifier quel type d'astre est la Lune.

2. Exploiter le tableau en relevant la particularité des périodes de rotation et de révolution.

3. Se placer dans l'hémisphère Nord, regarder la Lune en A, B, C,..., H et comment le Soleil l'éclaire. Retrouver ainsi les phases du doc. 4.

4. Une observation n'est possible que dans un seul des deux modèles.