COURS: Enseignants Niveau 2
Bienvenue à notre Cours en astronomie pour enseignants - Niveau 2!
NOTE: Les informations ci-dessous sont basées sur notre dernière formation offerte au printemps 2021. Vous êtes invités à en faire usage comme bon vous semble. Vous trouverez ici tout le contenu de la formation, que ce soit les vidéos, documents PowerPoint et nombreux liens vers des ressources et activités.
Je me présente, Julie Bolduc-Duval, et je serai votre enseignante pour cette formation! Depuis plus de 20 ans, je partage ma passion pour l'astronomie dans le but de rendre ces connaissances plus accessibles à tous. J'ai fait des études universitaires en physique, astronomie et éducation et travaillé dans divers milieux (observatoires, cégeps...) avant de fonder À la découverte de l'univers en 2011.
Mon but étant de vous aider, n'hésitez pas à me contacter si vous avez des questions.(julie@decouvertedelunivers.ca)
SEMAINE 1 - Le système solaire
Cette semaine nous allons parler de différents sujets se rattachant au Système solaire. Dans notre formation Niveau 1, nous présentons le Système solaire en général et les différents objets qui le forment (en passant, ce n'est pas grave si vous ne l'avez pas suivie avant de suivre la formation Niveau 2!). Ici, nous allons plutôt nous attarder à trois sujets plus spécifiques:
-
le Soleil et l'activité solaire
-
la gravité et les orbites
-
les impacts météoritiques.
LE SOLEIL ET L'ACTIVITÉ SOLAIRE
Le Soleil est notre étoile, et les étoiles dans le ciel sont toutes des soleils. Ce n'est pas intuitif au départ de comprendre que ce sont le même type d'objet: des boules de gaz géantes qui émettent énormément d'énergie et de lumière. Malgré que le Soleil soit l'étoile la plus près de nous et qu'il nous soit beaucoup plus facile de l'étudier, il reste beaucoup d'inconnus sur son fonctionnement, en particulier par rapport à son cycle d'activité solaire.
Télécharger la présentation PowerPoint de cette vidéo (version PDF).
Afin de parler du Soleil et de l'activité solaire avec vos élèves, je vous invite à regarder notre module éducatif Le cycle solaire, disponible dans notre section Ressources. On y présente une démarche d'investigation scientifique qui utilise un outil en ligne très intéressant: HelioViewer.org.
Ce site utilise de vraies images du Soleil et permet de les visualiser de différentes façons. J'avais créée une démonstration de ce site l'an dernier. Je vous la partage ici:
Si vous et vos élèves aimeriez en apprendre plus sur les aurores boréales, je vous invite à écouter cette présentation par Nicolas Ploix de l'ASTROLab du Mont-Mégantic qui fut notre invité durant nos sessions Astro à la maison au printemps 2020 lors des fermetures d'écoles.
LA GRAVITÉ ET LES ORBITES
La gravité est un concept qui ne se retrouve pas souvent comme tel dans le programme scolaire, mais qui permet de comprendre beaucoup de choses en astronomie. Nous l'étudierons ici afin de comprendre les orbites des différents objets du Système solaire.
Télécharger la présentation PowerPoint de cette vidéo (version PDF).
Site présenté: http://mgvez.github.io/jsorrery/
Il n'est pas toujours facile d'enseigner la gravité puisque nous ne pouvons pas expérimenter d'autres effets que d'être dans le champ gravitationnel terrestre. Le programme PhET à l'Université du Colorado a créé des simulations très utiles pour enseigner les sciences, dont une nous permettant de "jouer" avec la gravité pour comprendre son fonctionnement. Bonus: elle est disponible en français!
Accéder à la simulation Gravité et orbites de PhET
Si vous voulez pousser plus loin votre étude de la gravité, j'avais présenté le webinaire "Comprendre la gravité" il y a quelques années. Vous pouvez le retrouver dans nos Archives.
LES IMPACTS MÉTÉORITIQUES
Les jeunes sont souvent curieux par rapport aux cratères et risques d'impacts. Ce sont aussi des sujets très importants pour la recherche scientifique puisque les cratères nous aident à "dater" les surfaces des objets dans le Système solaire et à comprendre leur histoire et activité géologique. De plus, la recherche qui permet de suivre les astéroïdes potentiellement dangereux pourrait avoir des répercussions très importantes puisque le but ultime est ni plus ni moins d'éviter la fin du monde! Je vous explique tout ça dans cette vidéo:
Télécharger la présentation PowerPoint de cette vidéo (version PDF).
Site présenté: https://www.spaceweather.com/
Une autre belle référence canadienne est le site Impact Earth de l'Université de Western Ontario. Vous pouvez aussi y cliquer sur chaque cratère pour avoir de l'information. De plus, ils ont développé une belle activité d'investigation sur les cratères, où vous utilisez de la farine, du cacao et divers projectiles afin d'étudier différents paramètres qui affectent la grosseur et la forme des cratères. Ce site est en anglais seulement.
Dans la vidéo, je vous montre la carte des cratères qui se trouve sur ce site, de l'Université du Nouveau-Brunswick. Vous pouvez cliquer sur chaque cratère pour obtenir de l'information, telle que l'âge du cratère et sa grosseur (en anglais seulement).
Si vous préférez modéliser des cratères de façon virtuelle, je vous montre en démonstration un très beau site de simulateur d'impact, disponible en français: Calculateur d'impact
SEMAINE 2 - Du Big Bang à aujourd'hui
Cette semaine, on parle de l'histoire de l'Univers. C'est un sujet très riche, car ça couvre près de 14 milliards d'années d'évolution de l'univers au complet. Évidement, on ne couvrira pas tout en détail, mais on va voir des étapes importantes: le Big Bang et les premiers milliards d'années, le cycle de l'évolution des étoiles ainsi que la formation et l'histoire de notre Système solaire.
Une ressource que j'aime beaucoup mais qui n'est malheureusement pas disponible en français, est le programme Big History Project. Ils ont créé énormément de ressources pour les enseignants, afin de les aider à parler de la "Grande Histoire" de l'Univers. Je vous invite à visiter leur site et à fouiller dans les ressources. Ils ont aussi un site général non spécialisé pour l'éducation.
Téléchargez la présentation PowerPoint pour toute cette section (version PDF).
En français, on retrouve le beau livre La Grande Histoire de la Science, publié aux Éditions MultiMondes. C'est un très beau livre basé sur le project Big History et qui pourrait servir de références pour vous et vos élèves.
LE BIG BANG
Commençons par le tout début, le Big Bang. Honnêtement, ce n'est pas un sujet facile à bien comprendre et à enseigner. Nous n'irons pas dans les détails ici, car je ne crois pas que ce soit nécessaire de comprendre les subtilités de cette étape. Plus on creuse pour comprendre, plus il y a des détails qui ne sont pas faciles à saisir. Je vais donc vous donner un survol, et vous expliquer comment les scientifiques peuvent expliquer que l'Univers était dans un état beaucoup plus chaud et dense il y a très longtemps:
Une belle ressource pour montrer la grandeur de l'Univers à vos élèves, de l'infiniment petit à l'infiniment grand, est le site Du quantum au cosmos, de l'Institut Périmètre en Ontario. S'il n'apparait pas en français, vous pouvez changer la langue grâce au menu en haut à droite (roue d'engrenage). Attention, on peut facilement y perdre plusieurs minutes ou même heures!
ÉVOLUTION DES ÉTOILES
Nous allons passer plus de temps sur le cycle de vie des étoiles, car nous sommes directement reliés à elles: nous sommes faits de poussières d'étoiles!
Voyons d'abord comment les étoiles se forment:
La vie des étoiles dépend de leur masse. C'est le facteur principal qui détermine leur évolution, et par conséquent, leur grosseur, température et luminosité. Pour voir à quelle point certaine étoiles peuvent être gigantesques, regardez cette courte vidéo de l'ESO (en anglais). Elle est toujours très populaire avec les jeunes!
Regardons comment les étoiles évoluent, en commençant par les étoiles similaires au Soleil:
Telle que mentionné dans la dernière vidéo, vous pouvez aller voir la présentation sur les trous noirs offerte lors de notre programme Astro à la maison. En visitant la page d'Astro à la maison, vous trouverez plusieurs autres présentations vulgarisées en lien avec le sujet de cette semaine.
Une autre ressource dont j'aimerais vous parler est un guide développé par l'Institut périmètre: Explorer l'espace lointain. Vous pouvez la télécharger gratuitement sur leur site. Plusieurs activités sont en lien avec l'évolution des étoiles, dont une particulièrement sur la nébuleuse du Crabe.
Pendant que vous y êtes, vous pouvez regarder leurs autres ressources pédagogiques - ils en ont plusieurs belles en français.
Pour terminer la section sur l'évolution des étoiles, voyons comment tout ça forme une boucle et permet de créer des éléments de plus en plus complexes:
L'HISTOIRE DU SYSTÈME SOLAIRE
Le Système solaire, incluant la Terre, s'est formé il y a 4,6 milliards d'années à partir d'une nébuleuse. Depuis ce temps, la Terre a beaucoup changé mais elle contenait déjà pratiquement tous les éléments et la matière qu'on y retrouve aujourd'hui (les seules exceptions consistent en tout ce qui est arrivé suite aux impacts météoritiques depuis sa formation). Cette matière a changé grâce aux processus chimiques et physiques, puis éventuellement grâce aux processus biologiques qu'on y retrouve. Une partie de cette matière est maintenant en nous...
Si vous voulez pousser plus loin la notion de Poussière d'étoiles avec vos élèves, je vous recommande cette présentation que j'ai présentée en finale d'Astro à la maison au mois de mai dernier. C'est un sujet que j'adore personnellement et j'ai essayé de rendre le tout accessible dans cette conférence que j'ai présentée à plusieurs reprises. La section Poussières d'étoiles dure une vingtaine de minutes.
SEMAINE 3 - Sommes-nous seuls dans l'univers?
J'aime beaucoup le sujet de la recherche de vie dans l'univers! Les humains se posent la question: Sommes-nous seuls dans l'univers? depuis très longtemps et nous commençons à essayer d'y répondre de façon scientifique. Pour l'instant, la réponse est : on ne sait pas, mais on cherche! Nous n'avons pas de preuves irréfutables que la vie existe à d'autres endroits que sur la Terre. Pourtant, le potentiel est énorme: il y aurait des milliards de planètes similaires à la Terre seulement dans notre galaxie, et il y a des milliards de galaxies dans l'univers!
Par où commencer dans la recherche de vie? Il existe peut-être des formes de vie complètement différentes de la nôtre, mais puisqu'on n'y connait rien, il est impossible de savoir quoi chercher. Il est beaucoup plus logique et facile de commencer en regardant la vie sur Terre et aux conditions propices à cette vie.
Bien que les espèces vivantes sur Terre soient très variées, toute cette vie possèdes des caractéristiques semblables (cellules, ADN...) et a besoin:
-
d'une planète ou une lune avec une surface solide.: nous voulons un monde solide, et non gazeux comme Jupiter par exemple.
-
de bonnes températures: ce monde doit recevoir de l'énergie d'une étoile, et être ni trop chaud, ni trop froid.
-
d'eau liquide.
On appelle zone habitable la région autour d'un étoile où les planètes (et lunes) qui s'y retrouvent auront une température permettant l'eau liquide. Trop près de l'étoile et c'est trop chaud, trop loin et ça devient trop froid.
Je trouve le terme "habitable" pas tellement bien choisi. On devrait peut-être dire zone tempérée, puisqu'en réalité, on ne sait pas si on pourrait vraiment y vivre, ou si elle est habitée. Tout ce que ça nous dit, c'est que les températures seraient bonne pour permettre è l'eau de rester à l'était liquide.
Le concept de zone habitable est très important dans le recherche d'exoplanètes, puisque c'est une des premières informations que l'on veut savoir à propos d'une planète et dans la recherche de vie: est-ce que cette planète pourrait avoir les bonnes températures pour supporter la vie?
Nous allons explorer les exoplanètes plus loin, mais pour l'instant, regardons plus près de nous.
LA RECHERCHE DE VIE DANS LE SYSTÈME SOLAIRE
Téléchargez la présentation PowerPoint de cette semaine (format pdf)
La mission Mars 2020 avec l'astromobile (rover) Perseverance et le petit hélicoptère Ingenuity vise justement à trouver de la vie sur Mars. Vous en avez peut-être entendu parler dans les nouvelles puisque Ingenuity a récemment réussi le premier vol sur une autre planète.
Une ingénieure sur cette mission est la canadienne Farah Alibay. Elle est une femme extrêmement inspirante et je vous encourage fortement à la présenter à vos élèves (faites une recherche avec son nom, vous allez trouver plusieurs entrevues). Elle avait d'ailleurs présenté directement aux jeunes durant notre série Astro à la maison l'an dernier.
LES EXOPLANÈTES
Une exoplanète est simplement une planète à l'extérieur de notre Système solaire, donc une planète en orbite autour d'une étoile autre que le Soleil.
Plusieurs sites vous permettent de découvrir le nombre d'exoplanètes à ce jour, et de les connaitre plus. En voici quelques-uns:
-
NASA Exoplanets : en anglais seulement, mais vous pouvez facilement y voir le dernier décompte des exoplanètes confirmées. Si vous comprenez bien l'anglais, je vous invite à visiter leur matériel bien vulgarisé, dont la section 5 ways to find an exoplanet.
-
Eyes on Exoplanets: aussi en anglais, mais permet vraiment de visualiser en 3D les différents mondes et systèmes découverts. Notez que les images d'exoplanètes sont toujours des représentations d'artistes puisqu'il est impossible de les voir si bien.
-
L'application Exoplanet, disponible en français mais uniquement sur appareils Apple, présente beaucoup d'information sur chaque système d'exoplanètes. Des animations et des cartes du ciel rendent cette information plus accessible à tous.
La ressource Explorer l'espace lointain, de l'Institut Périmètre et présenté lors de la semaine 2, contient quelques belles activités par rapport aux exoplanètes. Allez y jeter un coup d'oeil!
Une belle expertise canadienne est l'Institut de recherche sur les exoplanètes, basé à Montréal. Je collabore souvent avec eux et ils ont plusieurs belles initiatives en communication scientifique. Vous pouvez vous inscrire à leur infolettre pour recevoir de l'information en français sur leurs projets et activités. Frédérique Baron, une de leurs scientifiques et communicatrices, avait présenté plusieurs épisodes d'Astro à la maison qui sont encore disponibles pour vous et vos élèves:
Une question que les jeunes posent souvent est: comment fait-on pour savoir que les exoplanètes existent si on ne les voit pas? J'ai expliqué deux méthodes de détection dans la vidéo précédente, et je vous présente ici une activité simple pour permettre à vos élèves de comprendre la méthode des transits:
La recherche sur les exoplanètes est un domaine en pleine effervescence et qui avance vite. Dans les prochaines années, de nouveaux télescopes et instruments permettront de repousser les limites et d'étudier plus en détail ces mondes intéressants. En particulier, le télescope spatial James Webb qui sera lancé dans quelques mois, et auquel le Canada contribue, est grandement attendu par les chercheurs. À la découverte de l'univers développera des ressources ou activités sur ce télescope. Assurez-vous d'être inscrit à notre infolettre afin de restez informés!
RÉFLEXIONS INTÉRESSANTES
La recherche de vie extra-terrestre apporte plusieurs questionnements philosophiques qui pourraient être abordés avec vos élèves.
-
Quelle serait une preuve irréfutable que la vie existe ailleurs? Pendant longtemps, les seules recherches se faisaient au niveau de la détection d'ondes radio (le programme Search for Extraterrestrial Intelligence ou SETI). Certains signaux furent intrigants, mais rien nous permettant de prouver la vie extraterrestre. En science-fiction, on imagine souvent les extraterrestres qui nous visitent, mais les distances sont tellement grandes que les voyages interstellaires seraient extrêmement difficiles et nécessiteraient des connaissances qui nous sont inconnues présentement. Les chercheurs misent plus sur la détection de biomarqueurs, des molécules qu'il nous serait possible de détecter dans les atmosphères des exoplanètes. Par exemple, l'oxygène et le méthane dont deux biomarqueurs intéressants puisqu'ils sont produit en grande quantité par la vie. Mais cette détection nous convaincrait-elle?
-
Comment réagirait l'humanité à la découverte de vie extraterrestre? Est-ce que cette découverte affecterait les croyances de beaucoup de gens? Le film Contact, paru en 1997 (mais qui est toujours aussi intéressant!) présente des options intéressantes à cette réponse.
-
À quoi ressemblerait cette vie? Il est tentant de l'imaginer comme nous, bipède avec un corps et une tête, mais nous n'avons aucune idée! Discutez avec vos élèves comment ils s'imaginent des extraterrestres intelligents.
-
Et si nous sommes vraiment seuls? Et si les humains sont vraiment la civilization la plus avancée dans tout l'univers, quelle responsabilité avons-nous? Comment cette question vous fait-elle sentir? Vous donne-t-elle le vertige?