L'ACCROISSEMENT NOCTURNE DE L'INTENSITÉ DU SON

Il y a des phénomènes naturels qu'on peut soumettre à des mesures précises et à des expériences directes; il y en a d'autres, enveloppés de circonstances étrangères et modifiés à la fois par un grand nombre de causes perturbatrices , dont on ne peut trouver Texplication qu'en suivant la voie du raisonnement et de l'analogie. Je citerai , comme exemples de la première classe de phénomènes , l'intensité des forces magnétiques décroissant du pôle vers l'équateur ; les inflexions du rayon lumineux qui produisent le mirage ; les variations de la température de l'air, et son état d'électricité résineuse ou vitrée, dans les couches plus ou moins éloignées du soL T^ seconde classe de phénomènes comprend tout ce qui a rapport à l'insalubrité de l'atmosphère , et se passe dans les régions les plus élevées et les plus inaccessibles de l'air : la formation des nuages et de la grêle ; la permanence de la vapeur vésiculaire par

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que les rapports d'iutensité sous une même pression barométrique ; je ne compare pas Tinteosité absolue à différentes hauteurs , mais la différence entre l'intensité nocturne et diurne, soit sur les plateaux, soit dans les plaines. Les variations d'intensité absolue, observées à différentes hauteurs dans Tatmosphère, sont un problème résolu depuis longtemps par la théorie mathématique du son. Poisson est même parvenu à ce résultat remarquable, que Tintensité du son de haut en bas ou de bas en haut , verticalement ou sur des rayons sonores obliques, ne dépend que de la densité de la couche d*air d'où le son est parti (98). 11 ne faut pas confondre des problèmes entièrement distincts.

Lorsque placé dans la plaine qui environne la mission d'Atures, on entend, à plus d'une lieue de distance, le bruit des grandes cataractes de l'Orénoque, on croit être près d'une côte bordée de récifs et de brisants. Le bruit est trois fois plus fort la nuit que le jour, et donne un charme inexprimable à ces lieux solitaires. Quelle peut être la cause de cet accroissement d'intensité , dans un désert où rien ne semble interrompre le silence de la nature? La vitesse du son , bien loin d'augmenter, décroit avec l'abaissement de la température. L'intensité diminue dans un air agité par un vent qui souffle en sens opposé à la direction du son : elle diminue aussi par la dilatation de l'air, et est plus faible dans les hautes régions de l'atmosphère que dans les régions basses où , à égalité de rayon, les molécules d'air ébranlé ont plus

de densité et plus d*élaslicité. [/intensité, enûn, est la même dans un air sec et dans un air mêlé de vapeurs; mais elle est plus faible dans le gaz acide carbonique que dans des mélanges d'azote et d'oxygène. D'après ces faits , les seuls que nous connaissions avec quelque certitude , il est difficile d'expliquer un phénomène que l'on observe en Europe près de chaque cascade, et qui, longtemps avant mon arrivée dans le village d'Atures, avait frappé le missionnaire et les Indiens. La température nocturne de l'atmosphère y est plus basse de 3* que la température du jour; en même temps, l'humidité apparente augmente la nuit, et la brume qui couvre les cataractes devient plus dense. Or nous venons de voir que l'état hygrométrique de l'air n'influe en rien sur la propagation du son, et que le refroidissement de l'air en diminue la vitesse.

On pourrait croire que , même dans les lieux qui ne sont pas habités par les hommes, le bourdonnement des insectes, le chant des oiseaux , le frémissement des feuilles agitées parles vents les plus faibles, causent, durant le jour, un bruit confus, dont nous nous apercevons d'autant moins qu'il est uniforme et que nos oreilles en sont constamment frappées. Or ce bruit, si peu sensible qu'il soil, peut diminuer l'intensité d'un bruit plus fort, et celte diminution peut cesser naturellement , si , pendant le calme de la nuit, le chant des oiseaux, le bourdonnement des insectes et l'action des vents sur les feuilles se trouvent interrompus. Mais ce raisonnement, supposé

que Ton en admette la justesse, ne s'applique guère aux forêts de rOrénoque , où Tair est constamment rempli d'une innombrable quantité de moustiques, où le bourdonnement des insectes est beaucoup plus fort la nuit que le jour» où la brise, si par hasard elle se fait sentir , ne souffle qu'après le coucher du soleil. Je pense plutôt que la présence du soleil agit sur la propagation et l'intensité du son, par les obstacles qu'opposent les courants d'air de densité différente, et les ondulations partielles de l'atmosphère, dues à l'inégal échauffement des différentes parties du sol. Dans un air tranquille , qu'il soit sec ou mêlé de vapeurs vésiculaires également distribuées, l'onde sonore se propage sans difficulté ; mais , lorsque cet air est traversé en tous sens par de petits courants d'un air plus chaud , elle se partage en deux ondes, h l'endroit où la densité du milieu change brusquement. Il se forme alors des échos partiels qui affaiblissent le son , parce qu'une des ondes revient sur elle-même. Il se fait de ces partages des ondes, dont Poisson a récemment développé la théorie avec la sagacité qui caractérise tous ses travaux (99). Ce n'est donc pas le mouvement de translation des molécules d'air de bas en haut dans le coifrant ascendant , ce ne sont pas les petits courants obli* ques, que nous considérons comme s'opposant par un choc à la propagation des ondes sonores. Un choc, imprimé à la surface d'un liquide, formera des cercles autour du centre d'ébranlement, lors même que le liquide est agité. Des ondes de plusieurs sortes

peuvent se croiser dans Teau comme dans Tair, sans se troubler durant leur propagation ; de petits mouvements se superposent^ et la véritable cause de la moindre intensité du son pendant le jour paraît être le manque d'homogénéité dans le milieu élastique. Il y a alors interruption brusque de densité » partout où de petits filets d'air d'une haute température s*élèvent sur des parties du sol inégalement échauffées. Les ondes sonores se partagent comme les rayons de lumière se réfractent , et forment le mirage » dans tous les endroits où des couches d'air de densité inégale sont contiguës. Il faut établir une distinction entre les intensités du son ou de la lumière et les directions de Vimde sonore ou de Vonde lumineuse. Lorsque ces ondes se propagent à travers des couches de densités différentes, deux effets seront simultanément produits : il y aura changement dans la direction de la propagation ^ et extinction de la lumière et du son. La réflexion qui accompagne chaque réfraction affaiblit rintensité de la lumière ; le partage de Tonde sonore cause des échos partiels, et la partie de l'onde qui retourne sur elle-même, là où la densité du fluide change brusquement , devient , dans les bruits trèsfaibles 9 insensible à notre oreille.

Dans le mirage à doubles images , celle qui a subi la réfraction près du sol est constamment plus faible que l'image vue directement. Des couches de fluides de densité très-différente peuvent alterner, de manière que les directions primitives du rayon lumineux et du rayon sonore restent les mêmes ; mais

il suffit d'avoir déduit, en général , de la théorie des ondes sonores et de ses partages Taccroissement nocturne du son. Tout le phénomène repose sur. ce manque d'homogénéité dans les colonnes verticales deTatmosphère, qui» d'après l'application ingénieuse qu'a faite Arago de ïinterférence et de la neutralisation des rayons , est aussi la véritable cause de la scintillation plus ou moins forte des étoiles. On sait d'ailleurs que la propagation du son est sensiblement altérée, lorsqu'on fait monter, dans un tube fermé à une des extrémités , une couche de gaz hydrogène au-dessus d'une couche d*air atmosphérique.

En énonçant ces idées, je pourrais m'appuyer sur l'autorité d'un philosophe que les physiciens continuent à traiter avec indifférence^ quoique les zoologistes les plus distingués aient rendu depuis longtemps une éclatante justice à la sagacité de ses observations, c Pourquoi, dit Aristote dans le curieut livre des Problèmes , pourquoi le son se fait-il mieux entendre la nuit? Gela vient, d'après Anaxagore, de ce que « le jour, l'air échauffé par le soleil bruit et murmure , tandis que la nuit il demeure en repos» à cause de l'absence de chaleur. Cette absence rend tout plus calme et plus reposé « car le soleil est le principe de tout mouvement (1). » Aristote a eu un pressentiment vague de la cause du phénomène ; mais il attribue au mouvement de l'atmosphère, au choc, ce qui n'est dû qu'aux changements brusques (le densité dans des lames d'air contiguês. Ni Arisioxène, dans son livre sur la Mmû/ne^ ni Sénèque dans

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ses Questions naturelles^ ni Théophylacte SimocaUa, n'ont tenté d'expliquer l'accroissement nocturne du son. Lorsqu'on considère l'état d'imperfection de- la physique chez les anciens et leur ignorance de la méthode expérimentale , on est frappé du nombre d'observations justes et souvent délicates, que renferment les ouvrages du philosophe de Stagire , sur la rosée, sur les causes du mirage , sur la force conductrice des métaux et des cendres pour la chaleur» sur la hauteur des nuages considérée comme effet du courant d'air ascendant» etc. (2).

Les montagnards des Alpes, comme ceux des Andes, regardent un accroissement extraordinaire du son pendant des nuits calmes comme un pronostic sûr d'un changement de temps, c 11 va pleuvoir, disentils; on entend de plus près le murmure des torrents.» DelUc (8) a tâché d'expliquer ce phénomène par un changement datis la pression barométrique, par un plus grand nombre de bulles d'air qui crèvent à lË surface de l'eau* Cette explication est forcée et peu satisfaisante : je ne tenterai pas de la remplacer par Utie autre hypothèse ; mais je rappellerai l'anAlogie qu'il y a entre le pronostic tiré de l'accroissement du son, et un aiitre pronostic tiré d'une nibiîldre extinction de lumière. Les moritagnards annoncent un changement de temps ^ lorsque toUt d'un coup, par un air calme, les montagnes couvertes de neiges perpétuelles paraissent rapprochées de l'observateur^ et que leurs contours se détachent avec une netteté extraordinaire sous la Voûte aeurée

du ciel. Quelle que soit la constitution atmosphérique qui produise ces phénomènes , il n'en est pas moins curieux d'y reconnaître une nouvelle analogie entre les mouvements des ondes sonores et ceux des ondffs lumineuses.