Le monde des sons - Dossier Pour la Science N°32

Initialement, l'intérêt porté par l'homme aux phénomènes sonores associe étroitement science et musique : les premières recherches sur les phénomènes sonores datent du Ve siècle avant notre ère, époque où les pythagoriciens se penchent sur le fonctionnement des cordes sonores et construisent une échelle musicale. Puis le comportement ondulatoire du son est subodoré par nombre d'auteurs, dont Aristote.

Les réflexions menées au cours des dix-sept premiers siècles de notre ère amènent Mersenne et Galilée à transformer l'acoustique, en même temps que la mécanique, en une véritable science du phénomène sonore. Ainsi, dans la seconde moitié du XVIIe siècle, le Britannique Robert Boyle démontre l'incapacité des ondes sonores à se propager dans le vide puis le Hollandais Christiaan Huygens interprète les phénomènes sonores et lumineux en termes d'ondes.

La théorie de la propagation du son progresse notablement au XVIIIe siècle avec les travaux des Suisses Leonhard Euler et Daniel Bernoulli, du Turinois Joseph Louis Lagrange et du Français Jean Le Rond d'Alembert. Durant cette époque, la physique du continu, ou théorie des champs (dont le champ sonore), prend sa structure mathématique définitive. Depuis, les théories, aussi complexes soient-elles, ne sont que des raffinements des résultats obtenus à cette époque.

Ces découvertes et l'apparition des méthodes et des techniques expérimentales suscitent les multiples développements de l'acoustique au XIXe siècle. Parmi ceux-ci, citons la mesure de la vitesse des perturbations sonores – la vitesse du son – par Victor Regnault dans les années 1860, l'analyse des sons complexes et la visualisation des vibrations de l'onde acoustique. Le physicien et physiologiste Hermann von Helmholtz analyse la perception des sons. À l'aube du XXe siècle, le couronnement des recherches est marqué par l'oeuvre magistrale de lord Rayleigh qui, notamment, synthétisa les connaissances acquises dans son traité La théorie du son.

Issue de la mécanique, cette vaste science qu'est aujourd'hui l'acoustique est parsemée de multiples ramifications comme en témoigne la diversité des articles de ce dossier.

Les raisons de l'immense étendue du champ de l'acoustique sont variées. D'abord, nous vivons dans un monde sonore : du lever au coucher, nous subissons un rayonnement acoustique omniprésent, engendré par des causes naturelles ou humaines. Évidemment, le son est plus qu'un bruit de fond, c'est aussi un vecteur de l'information qui, telle la communication sous-marine, ne fait pas toujours référence à l'oreille. C'est aussi un moyen d'étude du milieu où il se propage et dont il porte la signature (l'échographie médicale). Enfin, l'effet du son sur les substances et les corps avec lesquels il interagit ouvre un vaste champ de recherches et d'applications dans de nombreux domaines.

Sommaire

L'ÉMISSION DU SON

• La voix humaine, Robert Sataloff
• Le chant des Touvas, T. Levin et M. Edgerton
• L'acoustique des cétacés, Bryan Woodward
• Le bruit de l'océan, John Potter
• Le bang sonique, François Coulouvrat
• Le diapason, Roland Lehoucq et Édouard Kierlik
• La musique des sables, F. Nori, P. Sholtz et M. Bretz
• Le laser acoustique, J.-Y. Prieur, M. Devaud et J. Joffrin

• Le diagnostic par ultrasons, Christof Sohn
• La cartographie sous-marine, X. Lurton, J.-M. Augustin et M. Voîsset
• L'imagerie acoustique, M. Buckingham, J. Potter et C. Epifanio
• La détection hydroacoustique, P.-F. Piserchia, F. Schindelé et 0. HH
• Les infrasons qui sillonnent le Globe, Alexis Le Pichon
• Les ondes dans la Terre, Jean-Pierre Massot
• L'acoustique du Soleil, Rafael Garcia et Sébastien Couvidat
• L'acoustique picoseconde, Humphrey Maris
• L'aéroacoustique, Daniel Juvé et Christophe Bailly
• La transformation du son dans l'oreille, Rémy Pujol
• Le sonar des chauves-souris, Nobuo Suga

• Les miroirs à retournement temporel, Mathias Fink
• Ondes de chocs et lithotritie, Dominique Cathignol
• Le son transformé en lumière, Seth Putterman
• Le réfrigérateur acoustique, Steve Garett et Scott Backhaus
• Les réflecteurs actifs, Hervé Lîssek et Xavier Meynial
• L'acoustique virtuelle, Jacques Martin
• La propagation acoustique en milieu extérieur, J. Defrance et E. Premat