Utiliser les animations en classe

Fiche pédagogique de l'animation "Météorologie : les satellites et leurs applications"

Présentation de l'animation "Météorologie : les satellites et leurs applications"

Cliquer sur l'image pour lancer l'animation.
 

L'animation présente les usages actuels des satellites météorologiques ainsi que la comparaison fonctionnelle des satellites défilant et des satellites géostationnaires. La présentation des moyens traditionnels d'observation (avant 1960) permet de comprendre le rôle fondamental des satellites dans l'observation de la Terre et la prévision météorologique. En permanence, l'animation permet de faire le lien entre le satellite et l'image obtenue, quel que soit le type de satellite : une fenêtre s'ouvre présentant des images. Cela permet au lecteur de comprendre qu'une image satellitaire est une vision sélective de données objectives. Un aller-retour entre le satellite et le média produit, permet de s'approprier le document final que l'on retrouve couramment sur le site de Météo France (animation d'images ou image fixe). La possibilité, pour les enseignants connectés, de modifier le texte explicatif permet d'adapter le contenu aux apprenants et d'intégrer l'animation dans une progression personnelle.

 

 

Textes de référence

 

Socle commun : Bulletin officiel spécial n° 6 du 28 août 2008

" La Terre. Perçue d'abord par l'environnement immédiat - atmosphère, sol, océans - et par la pesanteur qu'elle exerce - verticalité, poids -, puis par son mouvement, sa complexité se révèle progressivement dans les structures de ses profondeurs et de sa surface, dans ses paysages, son activité interne et superficielle, dans les témoins de son passé. L'étude de ceux-ci révèle, sous une apparence immuable, changements et vulnérabilité. Les couches fluides - océan et atmosphère - sont en interaction permanente avec les roches. "

SPC troisième : Bulletin officiel spécial n° 6 du 28 août 2008

De la gravitation … à l'énergie mécanique

" Notion de gravitation : pourquoi les planètes gravitent-elles autour du Soleil et les satellites autour de la Terre ? "

B2i Collège : BO n° 29 du 20 juillet 2006

  3.4 Différencier une situation simulée ou modélisée d'une situation réelle

Je peux distinguer une simulation ou une modélisation de la réalité 

 

SVT seconde : Bulletin officiel spécial n°4 du 29 avril 2010

Thème 2- Enjeux planétaires contemporains : énergie, sol

" L'énergie solaire est inégalement reçue à la surface de la planète. " " Expérimenter, modéliser, extraire et exploiter des informations (documents météorologiques et/ou images satellitales et/ou documents océanographiques, etc.) et les mettre en relation pour comprendre l'effet de l'énergie solaire sur un exemple de circulation (atmosphérique ou hydrosphérique).

SPC seconde : Bulletin officiel spécial n°4 du 29 avril 2010

Le système solaire : l'attraction universelle (la gravitation universelle) assure la cohésion du système solaire. Les satellites et les sondes permettent l'observation de la Terre et des planètes.

Enseignements d'exploration

- Sciences et laboratoire : arrêté du 8 avril 2010, BO spécial n°4 du 29 avril 2010

Thème : Atmosphère terrestre

- Méthodes et pratiques scientifiques - arrêté du 8 avril 2010, BO spécial n°4 du 29 avril 2010

Thème : Science et prévention des risques d'origine humaine - Protection de l'environnement (Qualité de l'air, de l'eau, seuils d'acceptabilité - Gestion des déchets - Pollutions - Effet de serre - Réchauffement de la planète

Thème : Science et vision du monde


SPC Terminale S : Bulletin officiel spécial n°8 du 13 octobre 2011

Comprendre- Lois et modèles- Temps, mouvement et évolution

Mouvement d'un satellite

 


Découpage de l'animation

 

Introduction : Découverte des moyens d'investigation avant 1960 (date du premier satellite d'observation). Cela permet de poser la problématique quant au rôle des satellites. Les stations au sol, les ballons sondes sont toujours utilisés mais, depuis 1960, les satellites viennent compléter les informations et en ajouter pour les zones difficiles d'accès.

Dossier 1 : précisions sur les moyens d'observation locaux.

La navigation se fait grâce à un menu simple, par lequel il est possible de se déplacer de chapitre en chapitre. Deux dossiers permettent d'en savoir plus.

 

La contribution des différents satellites aux images de la Terre vue de l'espace


Dans la fenêtre principale de cette partie de l'animation, le globe terrestre est vu en permanence depuis le satellite. Une fenêtre secondaire présente  la trajectoire du satellite dans le référentiel géocentrique.

Les chapitres 1 et 2 portent sur les satellites défilants et les chapitres 3 et 4 sur les satellites géostationnaires. À chaque fois, satellite et images sont associés en précisant le canal utilisé. Une animation de l'atmosphère de la Terre est visualisée dans le chapitre 5 à partir des données envoyées par Météosat 9.


Chapitre 1 : Présentation des satellites défilants. Une animation de taille réduite en bas à droite de l'écran montre le trajet d'un tel type de satellite : altitude faible, orbite passant par les pôles, héliosynchronisme. Les satellites sont équipés de radiomètres qui captent les radiations dans différentes gammes de longueurs d'onde correspondant à différents canaux.

Un clic sur la parabole permet de voir une image du satellite MetOp dans le canal visible.

Chapitre 2 : Une animation nous montre la construction progressive de l'image globale de la Terre. Cette image est actualisée deux fois par jour car le satellite est héliosynchrone. Un exemple d'image du satellite metOp (19/12/07) permet de mieux visualiser le type d'informations récoltées. La résolution est réduite mais peut aller jusqu'à 1km.

Chapitre 3 : On lance alors en 1977 le premier satellite géostationnaire pour pouvoir suivre de façon continue une zone de la Terre (en temps quasi réel). L'animation de taille réduite permet de visualiser le trajet d'un tel type de satellite.

Chapitre 4 : L'animation nous permet de visualiser la modification de la partie du globe observée en " temps réel ", on voit les mouvements des masses nuageuses et l'alternance du jour et de la nuit. Un dossier permet d'appréhender les grands principes de fonctionnement d'un satellite géostationnaire (plus haute altitude et même vitesse angulaire que la Terre).

Chapitre 5 : L'animation permet de visualiser le balayage des capteurs du satellite qui partant du pôle sud, d'est en ouest, mettent 12 minutes 30 à produire une image complète de la zone d'observation. En compilant les images, on peut construire une animation dont la fréquence est de l'ordre de 5 images par heure. Un exemple est présenté à la fin du chapitre.


Rayonnements, images associées et domaines de longueurs d'onde


Chapitre 6 : Ce chapitre explore les représentations possibles de la même zone dans les différentes longueurs d'ondes utilisées par les radiomètres. Le canal visible représente la lumière réfléchie par la Terre. Dans le canal infrarouge on mesure des températures et dans le canal vapeur d'eau la quantité de vapeur d'eau contenue dans l'atmosphère. Pour chaque canal, une illustration est proposée à partir d'images de Meteosat 9.

 


Constellation des principaux satellites météorologiques géostationnaires et défilants


Chapitre 7 : Une image globale de la Terre est construite en s'appuyant sur les principaux satellites stationnaires et défilants.

On part d'une carte présentant les différents types de satellites utilisés en météorologie : 2 défilants : MetOp et NOAA, 6 géostationnaires (avec l'indication de la zone couverte) : GOES-W ; GOES-E, MSG, METEOSAT-IODC, FY et MTSAT.

En cliquant sur un satellite en clignotement, on obtient le résultat de la couverture de chaque types de satellites, d'abord les défilants puis les géostationnaires dont les données sont combinées pour couvrir toutes les longitudes.

Enfin en cliquant sur la Terre, on visualise une animation Hexasat obtenue à partir de données des cinq principaux satellites météorologiques géostationnaires et du satellite défilant MetOp. L'animation obtenue permet de faire le lien entre l'animation satellite des chaînes de télévision et le travail réalisé en amont pour l'obtenir. C'est aussi un précieux support pour l'étude des mouvements atmosphériques.

 

 

Suggestions d'exploitation pédagogique en classe

 

Construction d'un tableau présentant la totalité des conditions à réunir pour pouvoir fournir une animation satellite au " journal de 20 heures ". On peut aussi demander aux élèves de construire une carte heuristique à partir du logiciel " FreeMind ".

 

Classe concernée : Seconde : SPC - Les satellites et les sondes permettent l'observation de la Terre et des planètes.

 

Organisation : Binôme de TP avec un poste de travail ayant accès à internet (ou avec l'animation enregistrée) avec un casque pour l'écoute des commentaires. On peut aussi supprimer le son. Les textes du scénario sont disponibles en cliquant sur l'icône pour les malentendants.
Logiciel " Freemind " dans le cas de la  construction d'une carte heuristique, sinon feuilles avec ou sans tableau.

Compétences : Au fur et à mesure du déroulement de l'animation, construire un tableau indiquant les conditions nécessaires à la réalisation d'une animation " hexasat ".
Utilisation d'un logiciel " FreeMind " permet de construire une carte heuristique en lien avec le b2i
L.3.5 Je sais produire une représentation graphique à partir d'un traitement de données numériques.

Questions :
"    En utilisant les données de l'animation, listez pour chaque satellite les caractéristiques nécessaires pour qu'il puisse apporter les données utiles à la construction d'une animation satellite pour "le journal de 20 heures ".
"    Comment pouvez-vous expliquer la création d'une animation ?

Activité 1 : A partir de données de l'animation, complétez le tableau ci-dessous pour répondre à la question.

 

Activité 2 : A partir de données de l'animation et du logiciel FreeMind, réaliser une carte heuristique permettant de répondre à la question.

Réponse attendue :


Télécharger la carte heuristique en .pdf
Télécharger la carte heuristique en .mm

Pour visualiser le document en.mm, faire par un clic droit, "Enregistrer la cible du lien sous" et l'ouvrir dans le logiciel FreeMind. Pour télécharger ce logiciel, voir "Ressources complémentaires". 

 

Classe concernée : Seconde : SPC - Les satellites et les sondes permettent l'observation de la Terre et des planètes. 



Organisation : Binôme de TP avec 1 poste de travail ayant accès à internet (ou avec l'animation enregistrée) avec un casque pour l'écoute des commentaires ou lecture des informations (icône malentendants)

Compétences
"    Extraire d'un document des informations.
"    Extraire des informations d'un fait observé.
"    Savoir adapter ses connaissances à la situation

Activité
Dans les bulletins météorologiques des chaînes de télévision, l'animateur météo présente souvent une image de la couverture nuageuse de la France pour expliquer le temps qu'il fera dans les heures qui suivent. Mais d'où vient cette image ?
La réponse est apportée par l'animation qui se propose de montrer le principe de construction de ces images.
On peut travailler sur l'ensemble ou une partie des questions suivantes.

Questions

1.    Depuis l'espace, quels sont les deux types de satellites utilisés pour voir la Terre ? En quoi sont-ils complémentaires ?
2.    Les satellites défilants sont héliosynchrones. Expliquer ce terme.
3.    Pour correctement visualiser la France et sa couverture nuageuse dans le temps, quels satellites doit-on utiliser ?
4.    Aujourd'hui, en combien de temps construit-on une image complète d'une face de la Terre ?
5.    Dans le domaine du visible, quel rayonnement mesure un radiomètre? Même question dans l'infrarouge.
6.    Pour accéder aux températures de la surface des nuages, des océans et du sol, quel domaine de longueurs d'ondes doit-on regarder ?
7.    Dans quel domaine de l'infrarouge absorbe la vapeur d'eau ?
8.    Sans aller dans l'espace, comment recueillir de l'information sur notre atmosphère ?
9.    Pourquoi cherche-t-on à visualiser l'atmosphère de notre planète ?

Réponses attendues

1.    Pour voir la Terre, on utilise des satellites géostationnaires et des satellites défilants. Les satellites géostationnaires voient en continu une même zone de la Terre située de part et d'autre de l'équateur. Ils voient donc mal les régions de latitudes élevées (voir chapitres 4 et 7). En revanche, les satellites défilants voient les régions polaires du globe. Leurs trajectoires de plus basses altitudes passent près des pôles (voir chapitre 2). Mais ils ne peuvent voir les régions polaires en continu. Il faut alors combiner des images de satellites défilants et de satellites géostationnaires pour observer complètement le globe (voir onglet 7).
2.    Les satellites héliosynchrones sont des satellites qui passent deux fois par jour au-dessus d'un même point de globe à la même heure (voir chapitre 2).
3.    Pour correctement visualiser la France et sa couverture nuageuse dans le temps, il faut utiliser le satellite défilant MetOP ou le satellite géostationnaire Météosat 0° Ouest (voir chapitres 2 et 7).
4.    Il faut douze minutes trente pour construire une telle image (voir chapitre 5).
5.    Dans le domaine du visible, le radiomètre mesure le rayonnement solaire réfléchi par les sommets des nuages, le sol et les océans (voir chapitre 6). De plus, on peut noter que l'atmosphère est transparente aux longueurs d'onde du domaine visible. Dans le domaine de l'infrarouge, le radiomètre mesure le rayonnement émis par la Terre et l'atmosphère qui sont des corps chauds (voir chapitre 6).
6.    Pour accéder aux températures de la surface des nuages, des océans et du sol, il faut activer un canal infrarouge du radiomètre (voir chapitre 2).
7.    La vapeur d'eau absorbe entre 6 et 8 micromètres (voir chapitre 6).
8.    Avant les satellites, les instruments au sol ou en mer des stations météorologiques et les lâchés de ballons sonde permettaient de recueillir des informations sur l'atmosphère (voir dossier d'information du début de l'animation).
9.    On visualise l'atmosphère de notre planète pour prévoir le temps (réponse donnée dans l'introduction de l'animation).

 

Ressources complémentaires

Bibliographie
 

Pour les élèves
L'atlas satellite mondial - Edition Geo (2008)

La météo de A à Z J. Boulet Stock (2006)

Pour l'enseignant
La télédétection : Des satellites aux SIG, 2e édition Nathan Université (18 janvier 2002)

Atmosphère, océan et climat - R. Delmas , S. Chauzy , J-M. Verstraete , H. Ferré - 2007 Belin

Imagerie spatiale - P. Lier, C. Valorge, X. Briottet- CNES- Cépaduès Editions.

Revue TDC , Les satellites, à quoi ça sert ?, N° 895 du 1er mai 2005.

Sitographie

Dossier " Mesures "- " Satellites et capteurs "
Données de la station de Dundee
Site de Eumetsat
Site de Freemind . Téléchargement du logiciel Freemind . Prise en main du logiciel Freemind .