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dont nous allons donner un résumé

exemple, de façon qu’on puisse voir

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Tout cela était connu; mais les sons qui accom- . pagnent les flammes n’ont commencé à être étudiés

scientifiquement que depuis l'expérience à laquelle

on a donné le nom d’harmonica chimique : c’est

la production d’un son musical, par le dégagement d’un jet d'hydrogène enflammé qu’on recouvre d’un tube d’une certaine longueur. D’après Tyndall, c’est au docteur Higgins qu’est due la première observation, en 1777, de ce singulier phénomène. Depuis, Chladni, de la Rive, Faraday, Wheatstone, Rijke, Sondhaus, Kundt, et enfin Schaffgotsch et Tyndall, ont fait sur ce sujet des recherches

sommaire.

Prenons d’abord l'expérience fondamentale, celle qui consiste à introduire une flamme à l’intérieur d’un tube de verre long et large, par

les mouvements subis par le jet gazeux. Aussitôt que la flamme, jusqu’alors calme, immobile, a pénétré à l’intérieur du tube, on Ja voit diminuer de longueur, puis reprendre sa dimension première, se rétrécir de nouveau et ces mouvements d’oscillation deviennent de plus en plus rapides. Tout à coup, un son con- rare tinu, d’une intensité soutenue, d’un

caractère nettement musical se fait entendre 1. Alors la flamme semble être redevenue aussi tran-

1. Avec l'appareil de Rijke (fig. 36), on obtient dans un tube de verre un son dont l’origine a une certaine analogie

4 Se 1 PLEU ARE ds ADS 200 LE SON Ni,

1) 1h 2 OURS quille qu'avant son introduction dans le tube. On.

dirait qu'après avoir, par ses vibrations propres,

donné naissance aux vibrations de la colonne d’air, elle a cessé elle-même son mouvement:

Mais il n’en est rien; en réalité,

dité de ses oscillations est telle que l’œil ne perçoit qu’une sensation continue, On prouve aisément qu'il en est ainsi. Le moyen le plus simple est de regarder la flamme, soit à l’œil : nu, soit avec une lorgnette, en Fig, 36.— Appareil de Rijke. donnant à la tête un mouve-

ment de va-et-vient horizontal.

On peut aussi examiner l’image de la flamme à l’aide d’un miroir tournant (selon la méthode de Wheatstone). Dansles deux cas, si la flamme était immobile, conservait une longueur constante, l’œil aurait la sensation d’une bande lumineuse continue, de même hauteur que la flamme : c’est ainsi qu’elle apparaît dans un air tranquille. Il n’en est pas de même, lorsque le son retentit dans le tube; alors on voit une série de flammes séparées par des intervalles obscurs, puis, dans ces intervalles mêmes des flammes plus petites et plus pâles. « Chaque image, dit Tyndall, se com-

avec celle du son d'une flamme chantante. Ce son se produit quand on a porté au rouge une sorte de fin treillis métallique fixé dans le tube au tiers de sa hauteur, et qu'on a retiré la flamme d'alcool à l’aide de laquelle l’élévation de température a été produite. Quand le treillis se refroidit, le son s'éteint.

elle vibre toujours ; mais la rapi-

4 M: RAR 'ÉLR EE

pose d’une pointe jaune portée par une base du bleu le plus riche. » Il est donc évident que les vibrations du gaz se manifestent par une série d’extinctions et de ravivements de la flamme, ou du moins, si l'extinction n’est pas complète, comme le prouvent les lueurs plus petites des intervalles obscurs, par des changements périodiques de hauteur et d'éclat. Quelquefois, il n’est pas possible de voir aucun trait lumineux entre deux images consécutives.

Si l’on enfonce la flamme outre mesure dans le tube, les agitations de la flamme prennent une amplitude plus grande, et alors l’air, refoulant la flamme à l’intérieur du tube, peut l’éteindre. Il arrive alors quelquefois, avec l'extinction de la flamme, une violente explosion pareille à un coup de pistolet 1. L’explication de ce dernier phénomène est d’ailleurs aisée à comprendre : « Supposons en effet, dit M. Maurat, que dans la première partie d’une vibration, l'air rentre dans l’intérieur du bec en repoussant devant lui la flamme, mais sans la refroidir assez pour l’éteindre; pendant la seconde moitié de la même vibration, ce n’est pas du gaz pur, mais bien un mélange de gaz et d’air qui sortira du tube, et son inflammation devra produire une détonation véritable ?.

4. Avec un tube de #4 m. 50 de longueur et 1 décimètre de diamètre, et un grand bec à gaz de Bunsen à pomme d'arrosoir, Tyndall obtenait un son d’une telle intensité qu’il ébranlait le parquet et les meubles de la salle d'expériences, et, ajoute le célèbre professeur, « mes auditeurs eux-mêmes sur leurs siéges. »

2. « Remarquons à ce sujet, dit le même savant, que le mélange d’air et de gaz se fait toujours plus ou moins complètement dans une flamme quelconque, même brûlant à

Les expériences qu'on vient de décrire montrent donc que les flammes peuvent jouer le même rôle que les courants d’air ou de liquide à l’aide desquels on ébranle les tuyaux sonores; par elles-mêmes, elles suppléent aux embouchures de flûte et aux anches, sans lesquelles les vibrations ne seraient point produites. On a donc eu raison de les nommer flammes sonores ou chantantes. Seulement, isolées, elles ne produiraient pas une vibration assez intense pour être perçue par l'oreille, et le tube dont elles sont surmontées est indispensable pour renforcer le son et le rendre sensible.

La hauteur d’un son émis par un tuyau sonore dépend, nous l'avons vu, de la longueur du tuyau, . même chose arrive pour les flammes sonores. Si, après avoir pris l’unisson de la note musicale qu’on obtient avec un tuyau d’une longueur donnée, de 1 mètre par exemple, on fait résonner la même flamme dans un tuyau de 2 mètres, le nouveau son

l'air libre. IL n’a pas lieu seulement à la surface mais dans une région très-étendue, puisqu'elle comprend toute la partie éclairante. S'il ne se produit pas d’explosion, c'est qu’un équilibre s'établit entre l'arrivée du gaz et l’afflux de l'air extérieur, de sorte que les mêmes points de l’espace sont le siege d’un phénomène de combustion qui ne varie pas sensiblement d’un instant à l’autre. Il n’en est pas de même dès que le courant gazeux vibre fortement. Les vitesses, alternativement de sens contraires, dont sont alors animés le gaz et l'air envirounant, favorisent beaucoup leur mélange. La combustion devient donc intermittente et inslantanée, c'est-à-dire qu’elle se fait par une série de petites explosions. La deruière d’entre elles, celle qui produit l’extinction de la flamme, doit être pour cela même d’une intensité exceptionnelle, puisqu'elle est immédiatement suivie d'une diminution considérable du volume de la veine gazeuse, conséquence de’ son refroidissement subit. »

est précisément l’octave grave du précédent. Avec des tuyaux plus courts, on obtiendrait des sons plus aigus. Tyndall, dans ses charmantes expériences sur les flammes sonores, avait disposé une série de huit tubes, dont les longueurs étaient calculées de manière à donner, en résonnant, les sons d’une gamme, de l’octave grave à l’octave aiguë. A l’aide d’un tuyau mobile ou curseur en papier dont il surmontait l'un de ces tubes, il influait à volonté sur la hauteur du son, qui devenait plus grave quand le curseur montait, c’est-à-dire allongeait le tube, plus aigu quand le curseur descendait.

Mais si l’on compare les sons des flammes chantantes à ceux que donnent les tuyaux d'orgue de

même longueur, on trouve ceux-ci plus graves. La

raison en est simple : la présence des flammes élève la température des colonnes d’air mises en vibra-

. tion, et l’on sait que le nombre des vibrations croît

avec la vitesse du son et par conséquent avec la température, pour une même longueur d’onde.

Du reste, la hauteur du son dépend aussi des diminutions de la flammé : « En diminuant la quantité de gaz, dit Tyndall, je fais cesser le son que la flamme rend actuellement. Mais après un moment de silence, la flamme rend un nouveau son qui est précisément l’octave du premier. Le premier était le son fondamental du tube qui entoure la flamme, le second est le premier harmonique de ce même tube. » Voici, d’après le même physicien, une autre manière de montrer l'influence des dimensions des flammes sur la hauteur des sons qu’elles produisent. On fait rendre le même son à deux flammes, puis,

. en tournant un peu le robinet du gaz, on modifie

PSM ‘ Rte +.

légèrement la dimension de l’une des flammes. Au même instant l’unisson est troublé, des battements, se font entendre. Ou encore, on prend un tube de:

verre de 2 mètres de longueur, qu’on fait résonner au moyen d'une grande flamme d'hydrogène. On lui substitue un tube de longueur moitié moindre : on n'entend plus le son musical, « La flamme est trop grande, dit Tyndall, pour pouvoir s’accommoder aux périodes de vibration du tube plus court. Mais dès qu’on diminue la hauteur de la flamme, elle rend un son intense, à l’octave du son du premier tube. Enlevons le tube court, et recouvrons de nouveau la flamme avec le tube long. Ce long tube rend, non plus le son fondamental qui lui est propre, mais celui du tube plus court. Pour s’accommoder aux périodes vibratoires de la flamme raccourcie, la longue colonne d’air se divise comme

dans un tuyau d'orgue ouvert qui rend son premier harmonique. On peut faire varier les dimensions de.

la flamme, de manière à obtenir, avec ce même tube, une série de notes dont les vitesses de vibration sont dans le rapport des nombres, 1:2:3:4:5, c'est-à-dire du ton fondamental et de ses quatre premiers harmoniques. »

$ 3, — Flammes sensibles,

-Nous avons vu que la forme d’une veine liquide qui s'écoule, est modifiée dès que les vibrations dont elle est la cause sont susceptibles de donner naissance à un son; de plus, la même moüification s’observe si, dans le voisinage de la veine, on pro-

duit:un. son dont la hauteur soit presque égale à:

nE L

celle du son qu’elle rendrait seule. IL y a là une

sensibilité qu'on retrouve dans les flammes chantantes, C’est à M. Schaffgotsch qu'est due la première observation de ce dernier phénomène. Ayant surmonté une flamme de gaz d’un tube de faible longueur, cet. expérimentateur remarqua que si l’on émettait un son, soit à l’unisson soit à l’octave supérieure de la note donnée par sa flamme sonore, celle-ci se mettait à s’agiter, à vibrer; elle s’éteignait même, quand le son émis atteignait un certain degré d'intensité. Quelle est la cause de cette agitation singulière ? | Un autre fait, simultanément déccuvert par Schaffgotsch et par Tyndall, est celui-ci. Etant donnée une flamme encore silencieuse au sein du tube, si l’on élève convenablement le son de la voix, la flamme se met à chanter. Elle s’interrompt si la note sensible est interrompue, elle recommence en chantant à l’unisson, si la voix reprend elle-même son chant. Voici, d’après Tyndall, les conditions de l'expérience : « Je recouvre, dit-il, cette flamme d’un tube de 30 centimètres de longueur, de manière qu’elle soit à 3 ou 4 centimètres de distance de l'extrémité inférieure. L'émission de la note convenable fait trembler la flamme mais ne la fait pas chanter. Je baisse le tube de sorte que la distance de la flamme à l'extrémité inférieure soit de 7 centimètres, et à l’instant même son chant fait explosion. Entre ces deux positions, il en est une troisième, telle que la flamme qu’on y place ne rompt pas le silence spontanément, mais telle aussi que quand la flamme à été excitée et comme amorcée par la voix, elle chante et continue indéfiniment à chanter.»

Cette sensibilité des flammes, qui, outre le nom de) É flammes sonores ou chantantes, leur a fait donner aussi celui de flammes sensibles, cette faculté de subir les mouvements Yipratoires d’une certaine périodicité et de résonner à l'unisson des voix qui parlent dans leur voisinage, permet, pour ainsi. dire, de les faire servir à l’analyse des sons composés.

Les flammes nues, c’est-à-dire, brûlant à l’air libre sans être surmontées d’un Libé subissent la même influence et manifestent la même sensibilité :-c’est au professeur Leconte qu'est due la première observation de ce fait nouveau. Tyndall et Barrett ont fait, sur ce curieux sujet, les expériences les plus variées. Bornons-nous à en citer quelques-unes.

Faisons d’abord observer que toutes les flammes nues ne sont pas des flammes sensibles : Leconte avait déjà remarqué que la flamme des becs de gaz sur laquelle portèrent ses observations ne se mettait à vibrer, que lorsque la pression croissante l’amenait au point où elle est prête à ronfler. « Voici une bougie allumée, dit Tyndall : nous pourrons sans l’'émouvoir, crier, claquer des mains, faire retentir ce sifflet, battre cette enclume à coups de marteau, ou faire éclater un mélange explosif d'oxygène et d'hydrogène. Quoique dans chacun de ces cas, des ondes sonores très-énergiques traversent l'air, la bougie est absolument insensible au son. Il n’y a dans sa flamme aucun mouvement. Mais avec ce petit chalumeau, je lance contre la flamme de la bougie un mince courant d'air, qui produise un commencement de frémissement, en même temps

qu’il diminue l'éclat de la flamme. Et maintenant,

dès que je fais retentir le AA la flamme saute

visiblement. »

Laflammeenforme de queue de poisson d'un bec de gaz ordinaire (fig. 37) étant insensible à tous les sons émis dans son voisinage, il suffit de tourner le robinet et d'augmenter la pression pour qu’elle s’agiteaussitôtsous l’influence d’un coup de sifflet : sa forme en éventail se change en une flamme à six Fig. 37. — Influence des sons sur les

: flammes.

ou sept langues séparées.

Les flammes les plus sensibles doivent avoir une assez grande hauteur, de 25 à 30 et jusqu’à 45 centimètres; mais d’ailleurs, selon les circonstances, tantôt une flamme est allongée, tantôt elle est raccourcie par les vibrations sonores. Tyndall prend deux flammes, l’une longue, droite et fumeuse, l’autre, courte, bifurquée et brillante. Le même coup

de sifflet opère une transformation singulière; la

première flamme est pour ainsi dire changée en la seconde, et réciproquement (fig. 38).

Terminons ce sujet par la mention de deux expériences remarquables que le célèbre physicien anglais a reproduites dans ses intéressantes conférences sur le son.

« La plus merveilleuse des flammes, observées jusqu'ici, est actuellement sous vos yeux. Elle sort de l’orifice unique d’un bec en stéatite, et s’élève à

Fig. 38, — Flammes sensibles.

flamme. Je ne puis pas marcher sur le plancher

la hauteur de 60 centimètres. Le coup le plus léger, frappé sur une enclume placée à une grande distance, la réduit à 17 centimètres.

Les chocs d’un trousseau de clefs lagitent violemment, et vous entendez ses ronflements énergiques.

À la distance de 20 mètres, faisons tomber une pièce de 50 centimes sur quelques gros sous tenus dans

la main, ce choc

si léger abat la

sans l’agiter. Les craquements de mes bottes la mettent en commotion violente. Le chiffonnement ou la déchirure d’un morceau de papier, le frèlement d’une étoffe de soie produisent le même effet. Une goutte de pluie qui tombe la réveille en sursaut. On a placé près d’elle une montre, aucun de vous ne peut en entendre le tic-tac,

voyez cependant quel effet il exerce sur la flamme : chaque battement l’écrase ; si on remonte le mou: vement, c’est pour la flamme un effroyable tumulte. Le chant d’un moineau 3 perché très-loin suffit à lPabattre ; la note du grillon produirait sans doute le même effet.

Placé à 30 mètres de distance, j'ai chuchoté et aussitôt la flamme s’est raccourcie en ronflant. »

Voilà pour la sensibilité extrême de certaines flammes brûlant à Vair libre. Voyons maintenant quel triage elles permettent de faire des notes prédominantes dans les sons composés, jouant ainsi le rôle des flammes manométriques de Koenig Fi, Fume et des résonnateurs d'Helmholtz (dont il sera question plus loin).

Considérant une flamme longue, droite, brillante, que le plus léger bruit réduit au tiers de la longueur et dont l’éclat tombe en même temps à celui d’une lueur pâle à peine perceptible, Tyndall la nomme la « flamme aux voyelles. » En effet, les différentes voyelles sont loin d’affecter de la même façon sa sensibilité. Ce n’est pas au son fondamental de

Y "Ts eu 1 y Le +È \ HS -e "L oe ;

chaque voyelle, mais à l’harmonique prédominant qui en constitue le timbre, que là flamme en question est sensible. « J’articule d’une voix forte et sonore la diphthongue ou, la flamme ne bouge pas; je prononce la voyelle 0, la flamme tremble; j'articule é, la flamme est fortement affectée. Je prononce successivement les mots boot (pron. bout'), boat (pr. bôt’), beat (pr. bit’); le premier reste sans réponse; la flamme s’ébranle au second, mais le troisième produit sur elle une commotion violente. Le son ah ! est encore beaucoup plus puissant... Cette flamme est particulièrement sensible à l'articulation de la consonne sifflante s. Que dans cet auditoire la personne la plus éloignée me fasse le plaisir de siffler, ou de prongncer Hiss, ou répéter le vers : Pour qui sont ces serpents qui sifflent sur vos têtes, la flamme lui fera sur-le-champ un accueil sympathique. Le sifflement comprend les éléments les plus aptes à agir énergiquement sur elle... Je pose enfin sur cette table cette boite à musique, et je lui fais jouer son air. La flamme se comporte comme un être sensible, faisant un léger salut à certains sons, et accueillant les autres avec une courtoisie profonde. » (Le Son, VI).