L’astronomie reste un levier intéressant pour enseigner les mathématiques au collège. C’est un thème accrocheur pour les élèves et cela leur montre qu’une utilisation concrète des notions mathématiques est devenue indispensable pour développer notre connaissance de l’espace.
Le champ des possibles est quasi infini mais certaines activités s’adaptent merveilleusement aux attentes des programmes du collège :
- Le célèbre calcul de la circonférence et du rayon terrestre, à la manière d’Ératosthène, est un incontournable. Cette méthode fait appel à la géométrie du cercle et aux relations entre les angles alternes-internes.
- En connaissant le diamètre terrestre, il devient ensuite possible de calculer les mesures approximatives du diamètre lunaire et de la distance Terre-Lune (trigonométrie) en utilisant le schéma d’une situation très particulière, celui de l’éclipse de Lune.
Outre la géométrie, utiliser les données astronomiques constitue une piste intéressante pour étudier les notations scientifiques et approfondir les volumes et la proportionnalité.
Données astronomiques et notation scientifique
Voici deux activités très concrètes pour aborder les planètes du système solaire. Elles permettent d’introduire le concept de notation scientifique en favorisant la représentation des grands nombres.
Introduction : relier les tailles des différentes planètes à des objets familiers
À partir d’un tableau précisant le volume de chaque planète et d’une liste d’objets bien connus, les élèves, en petits groupes, vont tenter de modéliser le système solaire en utilisant une liste d’éléments à associer à chaque planète. L’idée reste de respecter les proportions.
Cela donnerait, par exemple :
Mercure – bille
Vénus – noix
Terre – balle de golf
Lune – raisin sec
Mars – gland
Jupiter – ballon de basket-ball
Saturne – ballon de football
Uranus – petit ballon, type hand-ball
Neptune – pamplemousse (légèrement plus petit que le ballon correspondant à Uranus)
Pluton (ce sera utile de la considérer comme une planète) – haricot.
À ces échelles, le Soleil serait représenté par un grand ballon de 2,74 mètres de diamètre !
Représenter le système solaire sur un terrain de sport
- Utiliser la notation scientifique pour convertir chacune des distances et des diamètres en notation scientifique après avoir montré un exemple pour Mercure.
| Planète | Distance du Soleil | Diamètre |
| Mercure | 57 910 000 km | 4 800 km |
| Vénus | 108 200 000 km | 12 100 km |
| Terre | 149 600 000 km | 12 750 km |
| Mars | 227 940 000 km | 6 800 km |
| Jupiter | 778 330 000 km | 142 800 km |
| Saturne | 1 429 400 000 km | 120 660 km |
| Uranus | 2 870 990 000 km | 51 800 km |
| Neptune | 4 504 300 000 km | 49 500 km |
| Pluton | 5 913 520 000 km | 3 000 km |
- À partir des résultats obtenus et des objets utilisés lors de la première activité, représenter le système solaire sur le terrain de sport.
La classe peut être divisée en 9 groupes dont chacun se voit attribuer le positionnement d’une planète par rapport au Soleil (cercle de 2,74 mètres de diamètre). Attention ! Il faudrait permettre d’intégrer Pluton, approximativement 100 fois plus éloigné du Soleil que Mercure.
