VARIATIONS D'INTENSITÉ DU SON

Dans les aiicieiiiies Latomies ou carrières de Syracuse, le tyran avait fait ménagei-, dit-on, une communication secrète entre son palais et les cavernes où il tenait enfermées ses victimes, mettant à profit la disposition particulière de la grotte pour épier leurs moindres paroles.

§ 3. VARIATIONS d'iNTENSITK DU SON AVEC l'aLTITUDE, LE .lOUli ET LA NUIT.

L'intensité du son perçu varie selon la densité du milieu qui le propage, on, pour mieux dire, du milieu où il jji'end naissance : c'est ce que nous avons vu déjà, dans l'expérience faite sous la cloche de la machine pneumatique : le son du timbre s'affaiblit à mesure que le vide se tait. Le contraire aurait lieu, ainsi que l'a vérifié Hauksbee, si l'on comprimait l'air dans le récipient où est placé le corps sonore. Les personnes qui s'élèvent dans les hautes régions de l'air, soit sur les montagnes, soit dans les aérostats, constatent toutes un affaiblissement du son, produit par la diminution de densité de l'air atmosphérique. Nous avons déjà cité l'observation de Saussure et celle de Tyndall sur la faible intensité de la détonation d'un pistolet sur le sommet du Mont-Blanc. « Dans les expériences qui furent faites à Quito pour mesurer la vitesse du son entre deux stations élevées de 5000 et 4000 mètres au-dessus de la mer, le bruit d'une pièce de canon de neuf, à une distance de 25500 mètres, ne faisait pas autant d'effet que celui d'une pièce de huit, à une distance de 51 500 mètres dans les plaines des environs de Paris. » (Daguin.) Yoici quelques autres faits curieux empruntés aux relations de divers aéronautes; ils prouvent que, si les sons naissent très affaiblis dans les milieux rares des hautes régions, ils se propagent difficilement dans les couches inférieures plus denses; au contraire, les sons d'en bas s'entendent aisément dans les hauteurs. Le chemin parcouru est cependant le même dans les deux cas, et les densités des couches que traversent les ondes sonores sont les mêmes aussi, mais en sens inverse. Ainsi, l'intensité du son, en ce qui regarde

la densité du milieu, dépend surtout de celle du milieu où se trouve immédiatement plongé le corps sonore ; et cela s'explique : à égalité d'amplitude des vibrations du corps, la masse aérieime ébranlée au point de départ est plus grande dans un milieu dense que dans un milieu rare.

Dans sa première ascension (1862), le célèbre aéronaute anglais Glaisher parvint à une hauteur de 5500 mètres. « Là, dit-il, le silence est absolu, pareil à celui qui régnait sur l'abime, quand la terre fut séparée des eaux. Tout à coup j'entends une harmonie souterraine. Ce n'est point un écho de la voix des anges, c'est une musique humaine qui pénètre jusque dans ces régions où l'air, déjà moins dense, ne paraît demander qu'à vibrer. » Dans une seconde ascension, le même observateur entendit le l)ruit du tonnerre : le ballon planait cependant dans un ciel d'une sérénité absolue, à 7000 mètres de hauteur. La foudre grondait bien loin, à ses pieds, au sein de nuages plus bas (le 5000 mètres. Une autre fois, c'est le sifflet des locomotives qui parvint au voyageur à des hauteurs de 5000 et de 7600 mètres. D'en haut, les voix humaines s'entendent très bien, tandis que les aéronautes ont peine à se faire entendre môme à de faibles hauteurs. « Tandis que nous entendons, dit M. Flammarion, une voix qui nous parle à 900 mètres au-dessous de nous, on n'entend pas clairement nos j^aroles, dès que nous parlons à plus de 100 mètres. »

Dans l'eau, les ondes se transmettent avec une plus grande intensité que dans l'air, si toutefois le corps sonore vibre avec la même énergie dans l'un et l'autre milieu. Dans les corps solides, de forme cylindrique ou prismatique, on vient de voir que le son se propage sans s'affaiblir autant que dans l'air ou les gaz. Tout le monde connaît l'expérience qui consiste à placer l'oreille à l'extrémité d'une longue poutre de bois : on y entend très distinctement les plus petits bruits, par exemple celui que prodnit le frottement d'une épingle. Les sauvages approchent l'oreille de terre pour entendre les sons lointains, que l'air serait impuissant à transmettre à la môme distance.

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lîii fait généralement connu, et qui est d'une observation facile, c'est que le son s'entend mieux pendant la nuit que dans la journée. Nous avons eu plus haut l'occasion de citer ce que dit de ce fait M. Humboldt, au sujet du bruit des cataractes de rOrénoque , bruit qu'il trouva trois fois plus intense la nuit que le jour. M. Daguin, dans son Traité de phiisique , en attribue la cause au défaut d'homogénéité de l'air inégalement échanffé par le Soleil. C'est rexplication que donne aussi Tyndall.

« L'accroissement de l'intensité du son pendant la luiit, dit M. Daguin, était connu des anciens; Aristote en fait mention dans ses Problèmes, et Plutarque dans ses Dialogues. On a voulu en trouver l'explication dans les mille bruits confus qui agissent sur l'oreille pendant le jour, et n'existent pas pendant la nuit; mais cette explication ne pourrait s'appliquer aux forêts de rOrénoque, dans lesquelles une foule d'animaux, d'insectes nocturnes, remplissent l'air de leurs cris ou de leurs bourdonnements. M. de Humboldt a trouvé la véritable explication, en remarquant que pendant la nuit l'air est calme et homogène, ce qui favorise la propagation du son, tandis que pendant le jonr il est agité et composé de parties d'inégale densité, à cause de l'action du soleil, qui échauffe le sol d'une manière différente suivant la nature et l'état de sa surface. 11 en résulte que l'air en cojitact prend des températures différentes, et que, les parties les plus dilatées s'élevant et se mêlant imparfaitement à celles qui sont moins échauffées, l'air près de la surface de la terre est peu liomogène. Cela posé, un rayon sonore, à chaque passage d'une masse d'air dans une autre de densité différente, éprouve une réflexion partielle, de sorte que la portion qui passe outre a perdu de son intensité. Cette explication avait été entrevue par Aristote, qui attribuait au calme de la nuit la plus grande intensité du son, et par Plutarque qui, allant plus loin, voyait la cause de l'affaiblissement du son pendant le jour dans le mouvement tremblant de l'air, ou à l'action du soleil. L'on voit aussi pourquoi sur mer le changement d'intensité du son, du

jour à la nuit, est moins sensible que sur ten^e ; c'est que la température de la surface de l'eau est beaucoup plus uniforme que celle du sol. »

La raison de cette différence est autre selon Nicholson; elle serait, suivant ce physicien, tout entière dans ce fait que pendant le jour, une multitude de bruits venant à la fois faire leur impression sur l'oreille, chacun d'eux doit se distinguer moins aisément. « Le silence de la nuit, dit-il, repose nos organes et les rend plus sensibles à de faibles impressions ; le silence exalte l'ouïe comme l'obscurité aiguise la vue. » Il ne nous paraît pas douteux que le concours de ces causes diverses agit pour rendre l'intensité des sons, et par suite leur portée, plus grande la nuit que le jour. On verra plus loin d'intéressantes expériences, dues à Tyndall, et qui montrent que la question est loin encore d'être entièrement élucidée.

D'après les observations de Bravais et de Martins, la distance à laquelle parvient un son dépend aussi de la température de l'air : cette distance est plus grande pendant les froids de l'hiver, dans les régions glacées du pôle ou des hautes montagnes. C'est donc ici à l'homogénéité de l'air, plutôt qu'à sa densité, qu'on doit attribuer la cause de ce fait, puisque sur les montagnes la densité de l'air est moindre que dans la plaine. Là encore, d'ailleurs, la sensibilité de l'ouïe se trouve évidemment exaltée : dans les régions polaires comme sur les hautes montagnes, comme dans les couches élevées de l'air atteintes par les ballons, un silence presque absolu règne à tout instant, et l'audition d'un son unique n'y est pas contrariée par les mille bruits confus des régions habitées. Ces bruits innombrables doivent agir sur notre oreille de la même manière qu'agit, pendant le jour, la lumière diffuse de l'air, laquelle nous empêche de voir les étoiles, si faciles à distinguer dans l'obscurité.

L'intensité du son transmis dépend certainement de l'état de repos ou d'agitation de l'air. C'est par un temps calme qu'il s'entend distinctement à la plus grande distance : le vent affaiblit le son, même quand il vient dn point on résonne le corps sonore.