Logiciel libre « Celestia »

un simulateur pour voyager au travers de l'univers et explorer

les planètes et étoiles

La terre

1-Informations générales :

Description :

Celestia est un simulateur spatial en temps réel et gratuit qui vous permet de faire l'expérience de notre univers en 3 dimensions. Celestia ne vous confine pas à la surface de la Terre comme beaucoup d'autres programmes le font. Au contraire, il donne la possibilité de se déplacer dans le système solaire et n'importe où dans l'espace, à n'importe quelle vitesse, dans n'importe quelle direction. Vous pouvez voler pour visiter les étoiles qui tournoient autour du centre de la Voie Lactée, bien au-delà des limites du système solaire. Vous pouvez même voyager totalement en dehors de notre galaxie et la contempler depuis l'espace lointain.

Configuration :

Windows® 95, 98, ME, 2000, XP, or NT 4.0, Apple Macintosh avec MacOS X, Linux

CPU (processeur)300Mhz 128 MB de mémoire RAM carte accélératrice 3D ayant au moins 8 MB de mémoire

A télécharger sur http://ennui.shatters.net/celestia/index.html

Open Source - Windows / Mac OsX / SGI / Linux
Langue : Anglais
Date parution : Janvier 2003 (version 1.2.5)

Version 1.3.1

Une application OpenGL conçue pour MS Windows et Unix qui est à la fois un simulateur d'exploration spatiale et un planétarium virtuel; le logiciel est doté d'un générateur graphique sophistiqué qui permet la création d'images réalistes de notre univers.

Bien que ce ne soit pas un didacticiel, il est utilisable en classe. L'application est d'une grande utilité pour faire comprendre les phénomènes célestes aux élèves À titre d'exemple, voici ce qu'en dit Jean-Luc Richter dans le site de l'Union des physiciens de l'université de Strasbourg (http://www-physique.u-strasbg.fr/~udp/cdroms/celestia/celestia.htm) :

« L'affichage permet de voir les orbites de tous les objets célestes, les constellations et même une grille céleste de coordonnées. Voici quelques exemples de ce que l'on pourra montrer aux élèves :

Les éclipses solaires et lunaires sur la Terre

Les éclipses multiples sur Jupiter ou Saturne

La structure du système solaire : planètes intérieures, planètes extérieures, ceinture d'astéroïde, orbite très particulière de Pluton, plan de l'écliptique...

Les périodes de révolution des différentes planètes.

Les trajectoires des satellites artificiels de la Terre (ISS, Mir et Hubble).

La trajectoire très écliptique des comètes avec l'effet de fronde au moment du passage près du Soleil.

Les constellations.

Les planètes extra-solaires.

La position du Soleil dans la Voie lactée.

La Voie lactée dans l'amas local.

Les étoiles doubles.

...

Les possibilités sont pratiquement infinies et il est possible d'effectuer des captures d'écran à tout moment sous la forme d'une image fixe (JPEG) ou d'une vidéo (en DivX si le codec est installé). »

Pour pouvoir tirer le meilleur parti de Celestia, l'ordinateur doit être équipé d'une carte graphique récente avec les plus récents pilotes (drivers) OpenGL du fabricant. La version Mac OS profitera sûrement d'améliorations importantes à surveiller !

Pré-requis d’installation : Aucun

Remarques : Avec un ordinateur de plus de 3 ans (en 2003) ou s'il est équipé d'une puce Intel Pentium II (ou son équivalent) avec un processeur inférieur à 500 MHz, vous éprouverez beaucoup de lenteur... 128 Mo de mémoire vive (RAM) sont requis au minimum (plutôt que les 64 suggérés); 512 Mo sont recommandés. Celestia peut fonctionner avec n’importe quelle carte accélératrice 3D ayant au moins 8 Mo de mémoire; une carte avec 16 ou 32 Mo est préférable pour utiliser les plus hauts niveaux de détails. Celestia renferme aussi certaines images basses résolutions; on peut donc basculer d’une résolution à une autre en tapant la touche R. Avec la configuration logicielle du iMac utilisé, la résolution de l'affichage laisse à désirer en mode « plein écran »; mais elle est correcte en mode « fenêtre ».

Installation

Pour installer ce logiciel, téléchargez l'image ISO de la distribution.

L'installateur de ce logiciel est en anglais. Cliquez ici pour un aperçu de l'installation.

Documents :

Manuel de l’utilisateur de Celestia 1.3.1 :

http://www.shatters.net/celestia/documentation.html

http://www.shatters.net/celestia/docs/CelestiaUsersGuide-1.3.1-fr.doc

http://jeam.tag.free.fr/CELESTIAhtml/Celestia-Addons.htm

Information complémentaire :

Site Web officiel de Celestia : http://www.shatters.net/celestia/ (en anglais)

Site SourgeForge de Celestia : http://prdownloads.sourceforge.net/sourceforge/celestia/ (en anglais)

Forums de discussion, aide en ligne :

Forums classés par catégories (ex. : utilisateurs, bogues, physique et astronomie, etc.) : http://www.shatters.net/forum/ (en anglais)

Ressources pédagogiques :

Images d’éclipses :

http://www.oma.be/BIRA-IASB/SRBA/clephoto2.html

Un site qui répond aux questions : L'étoile des enfants

http://www.lyoba.ch/etoile-des-enfants/tiroirs/index.html

En compléments : des fiches sur le site du CNDP/SCEREN :

http://www.cndp.fr/lesScripts/bandeau/bandeau.asp?bas=http://www.cndp.fr/ecole/sciences/accueil.htm

Rotation de la Terre, Jour/nuit

Fiche d'aide à l'évaluation (66 ko)
Expliquer le mouvement du Soleil (26 ko)

Le système solaire et la conquête spatiale

Fiche d'aide à l'évaluation (66 ko)
Connaître les météorites (22 ko)
Décrire et connaître les sondes spatiales (142 ko)
Décrire et connaître les fusées (111 ko)
Décrire et connaître les navettes (113 ko)
Décrire et connaître une station orbitale internationale (287 ko)
Comprendre la fonction des satellites (227 ko)
Étudier une planète : Jupiter (23 ko)
Étudier les astéroïdes (21 ko)
Étudier une planète : Mars (21 ko)
Distinguer les planètes (22 ko)
Connaître les planètes (22 ko)

Bibliographie :

L'astronomie au cycle des approfondissement de Jean DEFER professeur de sciences physiques à l'I.U.F.M et de Véronique THIERRY institutrice, dans la collection "Pratique pédagogique" chez Armand Colin (référence I.U.F.M. : 53 : 372.4 DEF) pour des activités avec des enfants de 9 à 11 ans.

L'astronomie, la Terre et les astres...des activités pour observer et comprendre de Jean Michel Rolando professeur de sciences physiques à l'I.U.F.M de Bonneville, dans la collection "École " du C.R.D.P. de Grenoble (référence I.U.F.M. : 53 : 37 ROL). Des observations, des mimes et des rondes, un mini-ciel pour une pédagogie active de la démarche scientifique.

Les saisons et les mouvements de la Terre de Pierre CAUSERET (professeur de mathématiques à l'IUFM de Dijon, et formateur en Astronomie) et Liliane Sarrazin (professeur de sciences physiques à l'IUFM de Limoges) dans la collection "Pour la science" chez Belin (référence I.U.F.M. : 53 : 37 CAU), est un excellent livre de vulgarisation pour les professeur des écoles qui voudront aborder l'Astronomie, sans connaissances spécifiques dans ce domaine. Ils pourront devenir des enseignants motivants et ayant une bonne assurance, grâce au contenu précis, progressif, aux nombreux dessins qui permettent de facilement comprendre des phénomènes simples mais malheureusement très mal connus de tous. Une première partie, après l'avant propos des auteurs qui cerne bien les problèmes, sur les observations et les mécanismes des saisons avec en fin de cette première partie quelques données complémentaires qui sont là aussi très bien vulgarisées, et ensuite une deuxième partie sur comprendre par l'expérimentation... Les mouvements de la Terre n'auront plus de secret pour vous !

III. Partie pédagogique : Astronomie au cycle 3

Programmes et documents d’accompagnement des nouveaux programmes ;

http://www.inrp.fr/lamap/programmes/accueil.html

Les nouveaux programmes 2002 :

« L’objectif est en tout premier lieu d’observer méthodiquement les phénomènes les plus quotidiens et d’engager les élèves dans une première démarche de construction de modèles scientifique :

Séance : le jour et la nuit :

Activité de cycle 3

Le Jour et la Nuit

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Instructions Officielles:

Cycle 3:

- Le mouvement apparent du Soleil.

La durée du jour et son évolution au cours des saisons.

- La rotation de la Terre sur elle-même et ses conséquences Mesure des durées, unités.

Conseil: consulter les fiches 16 et 17 d'accompagnement des programmes sur http://eduscol.education.fr

Bibliographie sommaire:

Les livres de Sciences et Technologie du cycle 3 (en particulier les cahiers de l'élève d'astronomie Magnard)

Le site du collège de physique de l'IUFM de Paris: documents pour faire la classe et plans de cadrans solaires

http://physique.paris.iufm.fr et la bibliographie sur le même site.

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La découverte du mouvement apparent du Soleil

http://physique.paris.iufm.fr

Questionnement:

Projeter quelques photos d'un même lieu prises à des heures différentes de la journée. Quelles différences? Entre autres, bien regarder les ombres des objets. Où est le Soleil pour qu'il y ait des ombres comme cela?

Comment expliquer ces différences?

Pour en savoir plus; proposition de manipulation

On va repérer la position de l'ombre d'un objet au cours de la journée.

La feuille sera posée horizontalement sur une table, dans un endroit que le Soleil éclaire durant un long moment. Une boussole permet d'orienter un bord de la feuille dans la direction Sud – Nord.
On note toutes les heures la place de l'ombre de la tête d'épingle.

Exemple de document obtenu en été

Exploitation du document obtenu:

De retour en classe, il s'agit de retrouver la même trace, en simulant le Soleil avec une lampe de poche.

Conseil: enlever le réflecteur de la lampe de poche pour obtenir une ombre nette ou utiliser une "boîte à lumière".

On en vient alors à la conclusion que vu de la Terre, le Soleil suit un mouvement circulaire autour de la Terre. Il exécute ce mouvement en 24 heures. Localement, il se lève vers l'Est, monte dans le ciel passe au Sud (en France) redescend et se couche vers l'Ouest. A l'heure solaire, on dit qu'il "passe au méridien" à midi solaire.

Attention: l'heure légale est en avance d'une heure en hiver, deux heures en été par rapport à l'heure solaire.

Mais... ne pourrait-on pas changer de point de vue?

Un changement de point de vue:

Questionnement: pourrait-on obtenir la même trace de l'ombre de l'épingle, en maintenant le Soleil fixe, et en "bougeant la Terre".
Contrainte: il faut que le mouvement de la Terre soit le plus simple et le plus régulier possible.
On pose la lampe de poche sur la table: comment "bouger la plaque et son épingle simplement de telle manière que l'ombre de l'épingle effectue la même trajectoire?
Remarque: les élèves ne trouvent pas facilement: il faut leur suggérer le pivotement selon l'axe Sud – Nord.

Conclusion:

On obtient le même tracé en supposant le Soleil fixe et la Terre pivotant sur son axe Sud-Nord.

Vu du Soleil (si le Soleil était fixe), la Terre pivote sur son axe Sud-Nord en 24 heures.

Mais… vue du Soleil, la Terre n'est pas plate, elle à la forme d'une boule.

En utilisant les globes terrestres

On simule le Soleil par un projecteur de diapositives; c'est la seule manière d'obtenir un faisceau lumineux parallèle. Le relevé est collé sur le globe terrestre avec un peu de pâte à modeler. Le globe est placé le plus loin possible du projecteur. Il est parfois nécessaire d'utiliser un relevé "fait pour" avec une épingle plus petite.

En faisant doucement pivoter le globe sur son axe, on voit l'ombre de l'épingle épouser la trace relevée expérimentalement.

Conclusion:

Vu de la Terre, le Soleil décrit une trajectoire apparente circulaire dans le ciel. Il se lève vers l'Est, passe au Sud à midi et se couche vers l'Ouest.
Vu du Soleil, la Terre pivote sur son axe Sud – Nord vers l'Est. Elle effectue une rotation en 24 heures.
Le jour: c'est lorsque l'on se trouve sur la moitié de la Terre qui reçoit les rayons du Soleil. La nuit, c'est lorsqu'on se trouve dans l'ombre de la Terre

Remarque: en plaçant sa joue contre le globe, et en regardant au raz de la plaque du relevé, on pourra "voir un lever de Soleil" si on suit le pivotement du globe.

Prolongations:

La mesure du temps.

Questionnement: à partir d'une retransmission d'une compétition sportive ou d'un événement qui a lieu au Japon ou en Australie, expliquer pourquoi, il semble que cet événement a lieu "la nuit".

Fabriquer des cadrans solaires: cf le site du collège de physique de l'IUFM de Paris.

Comment placer le globe terrestre pour qu'il soit midi à paris ? Quelle heure est-il alors à Tokyo, à Singapour, etc.

Vu de Buenos Aires, quel est le mouvement apparent du Soleil? Se lève t'il à l'Est, passe t'il au Sud à midi?

Introduction au phénomène des saisons:

Voir fiches "Variation du Jour".

Remarques pour l'enseignant:

Les deux descriptions du phénomène ne sont pas contradictoires. Vu de la Terre, le Soleil se déplace dans le ciel, vu du Soleil, la Terre pivote sur son axe.
Il ne faut donc pas donner aux élèves l'idée qu'une description serait fausse et l'autre juste. Elles ne se font pas dans le même référentiel.

Mais ce n'est pas fini…

Des observations supplémentaires obligeront à compléter ce modèle.

Si le Soleil vu de la Terre effectue un tour en 24 heures, les étoiles effectuent un tour en 23 h 56 min Au cours de l'année, on voit donc la nuit des constellations d'étoiles différentes. Comment est-ce possible?

Au bout d'un an, soit 365 jours, on ne retrouve pas à minuit les mêmes étoiles que l'année précédente: il faut attendre ¼ de jour de plus pour les retrouver. Comment faire pour que cela tombe juste?

Séance : ciel, terre, univers,

Activité de cycle 2 et 3

http://www.inrp.fr/lamap/activites/ciel_terre/accueil.html

Progressions – Dossier sur les éclipses –Exploitation de Célestia

Extraits : site « main à la pâte »

Activités autour des éclipses de lune :

http://www.inrp.fr/lamap/activites/ombres_lumiere/module/eclipse/activites_classe/activites_lune/introduction.htm

Activités autour des éclipses de soleil :

http://www.inrp.fr/lamap/activites/ombres_lumiere/module/eclipse/activites_classe/activites_soleil/introduction.htm

Les élèves pourront suivre les activités proposées sur le site « la main à la pâte ».

Comme illustration ou comme élément déclencheur, les élèves pourront découvrir des documents sur les éclipses du logiciel Celestia.

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PROGRESSION EN ASTRONOMIE : progression de M Rustrel

1ère séance http://rustrel.free.fr/astronomie.htm

Travail de recherche à la maison sur la Terre, la Lune et l’orbite de la Terre autour du Soleil : fiche 1.

Correction en classe.

Représentation à l’aide du globe terrestre, d’une lampe...

Travail sur fiche “ Les phases de la Lune ”

Video “ Tous sur orbite ” : la Lune

2e séance : http://rustrel.free.fr/astronomie.htm

La Terre tourne autour du soleil en 365 jours + 6 h ou 52 semaines + 1 jour + 6 h.

Recherche sur les éphémérides :

jours où le Soleil se lève le plus tôt (11 juin au 21 juin)

jours où le Soleil se couche le plus tard ( 19 juin au 1er juillet)

jours où le Soleil se lève le plus tard (26 décembre au 6 janvier)

jours où le Soleil se couche le plus tôt (7 décembre au 14 décembre)

Notions d’équinoxes et de solstices

3e séance : http://rustrel.free.fr/astronomie.htm

La trajectoire apparente du soleil dans le ciel

Relevé des ombres d’une épingle sur une feuille de papier au cours de la journée.

Cassette video “ Tous sur Orbite ” : apparition du soleil à l’Est, coucher à l’Ouest, zénith tout au long de l’année

Comparaison avec les pôles, l’équateur.

Fiches : “ Quel jour sommes-nous ? ”, “ Les 4 saisons de la Terre ”

4e séance : http://rustrel.free.fr/astronomie.htm

Construction d’une maquette du système solaire (à l’échelle 1/ 7 000 000 000)

Fiche “ Astronomie 2 ”

Cassette video “ Les puissances de 10 ”

5e séance : http://rustrel.free.fr/astronomie.htm

Les principaux corps célestes

Définitions de : étoile, planète, astéroïde, comète, météorite.

Travail de recherches sur les documents de la bibliothèque de classe.

Video “ Exploration du système solaire ”

6e séance : http://rustrel.free.fr/astronomie.htm

Le ciel étoilé avec le Planétarium du Centre d’astronomie.

Les principales constellations.

Le mouvement apparent des étoiles

Actions ultérieures et évaluation : comptes rendus et exposés en classe.

Fiches « main à la pâte »

http://www.inrp.fr/lamap/activites/ciel_terre/accueil.html

DES PROGRESSIONS EN ASTRONOMIE

Une progression sur plusieurs séances, des fiches à photocopier, des réalisations (maquette du système solaire à l'échelle sur un terrain de foot!), et des liens intéressants. 6 fiches sur des petites choses simples à savoir sur le Soleil et son trajet dans le ciel, tout au long de l'année.

http://rustrel.free.fr/astronomie.htm

RESSOURCES DIDACTIQUES EN ASTRONOMIE

http://platea.pntic.mec.es/~cvera/ressources/astronomie.htm

Drechsler Michèle IEN Saint-Avold Sud

Celestia

michele

2004-07-12T15:40:00

Michèle DRECHSLER