Déplace une lampe devant une boule et regarde l'ombre changer. Fais tourner un globe devant le Soleil pour retrouver le jour et la nuit, promène la Lune autour de la Terre pour en retrouver les phases, fabrique une éclipse, puis découvre d'où viennent vraiment les saisons.
La lumière se propage en ligne droite. Un objet opaque l'arrête : la moitié tournée vers la lampe est éclairée, l'autre reste dans le noir — c'est l'ombre propre. Derrière l'objet, la lumière n'arrive plus : sur l'écran apparaît une tache sombre, l'ombre portée.
Le Soleil éclaire toujours une moitié de la Terre : c'est le jour. L'autre moitié est dans son ombre propre : c'est la nuit. La Terre tourne sur elle-même en 24 heures, et chaque lieu passe donc tour à tour de la zone éclairée à la zone sombre.
La Lune n'émet pas de lumière : elle renvoie celle du Soleil. Le Soleil en éclaire toujours exactement une moitié. Selon la position de la Lune autour de la Terre, nous ne voyons qu'une partie de cette moitié éclairée : c'est ce qui donne les phases.
Une éclipse de Soleil se produit quand la Lune passe exactement entre le Soleil et la Terre : son ombre portée atteint le sol, et là où elle tombe, on ne voit plus le Soleil. Une éclipse de Lune se produit quand la Terre passe entre le Soleil et la Lune : c'est la Lune qui entre dans l'ombre.
L'axe des pôles est incliné, et il garde toujours la même direction pendant que la Terre fait le tour du Soleil en un an. Selon la position sur l'orbite, l'hémisphère Nord est penché vers le Soleil — les journées y sont longues, c'est l'été — ou à l'opposé — les journées sont courtes, c'est l'hiver. Avec un axe droit, le jour durerait douze heures toute l'année : il n'y aurait pas de saisons.
La lumière se propage en ligne droite. Cette seule propriété explique l'ombre d'un objet posé devant une lampe, l'alternance du jour et de la nuit, les phases de la Lune et les éclipses. Les saisons, elles, s'expliquent par l'inclinaison de l'axe de la Terre — et non par sa distance au Soleil.
Le vocabulaire du chapitre
Source de lumière
Objet qui produit sa propre lumière.
Objet opaque
Objet qui arrête complètement la lumière.
Ombre propre
Partie de l'objet qui n'est pas éclairée, parce qu'elle est tournée du côté opposé à la source.
Ombre portée
Zone sombre laissée derrière l'objet, visible sur un écran ou sur le sol.
Rotation
La Terre tourne sur elle-même en 24 heures : c'est le jour et la nuit.
Révolution
La Terre fait le tour du Soleil en un an : c'est ce qui définit l'année.
La méthode et les repères
Repérer la source
Où est la lumière ? C'est toujours d'elle que part le raisonnement.
Tracer droit
La lumière va en ligne droite : tirer les rayons depuis la source, à la règle.
Trouver l'obstacle
Repérer l'objet opaque qui arrête la lumière, et sa moitié non éclairée.