Commençons par quelle est la vitesse du son ? C’est par définition la vitesse de propagation d’une onde sonore dans un milieu. Cela signifie que pour parler de la vitesse du son, il faut avoir une sorte de support dans lequel ce son peut se propager. Une onde sonore est créée à la suite de la compression et de la dilution de la substance dont se compose ce milieu. C’est une onde longitudinale, c’est-à-dire une onde dans laquelle les oscillations ont le même sens que le sens de leur propagation.
Ainsi, dans le vide, où il n’y a pratiquement pas de matière, il est généralement difficile de parler de propagation du son. Pour une forme de vie qui existe dans de telles conditions, des combinaisons telles que les meilleurs microphones ou haut-parleurs Bluetooth n’auraient pas de sens. Même en considérant que même dans l’espace il n’y a pas de vide parfait, parce que nous avons de la matière interplanétaire ou interstellaire, sa densité est généralement si petite que la propagation du son est hors de question.
La vitesse du son sur Terre dépend principalement de…
La conclusion logique qui nous vient d’une telle définition est que la vitesse du son peut être liée à la densité du milieu et à ses autres propriétés. Sur Terre, la vitesse du son dans l’air, lorsqu’il s’agit de son de faible intensité (et c’est le cas dans presque tous les cas que nous traitons), ne dépend pas de la fréquence d’oscillation. C’est pourquoi le son, constitué de fréquences différentes, parvient à l’auditeur en même temps dans son ensemble (j’omets l’influence des obstacles et des réflexions éventuelles qui modélisent le son). Au lieu de cela, la vitesse du son dépend de la température de l’air.
La vitesse standard du son acceptée est de 340 m/s, c’est-à-dire la vitesse que le son atteint à 15 degrés. Par une chaude journée, le son se propage un peu plus vite, et par temps glacial, la vitesse est beaucoup plus lente. À -40 degrés Celsius, elle est déjà de 306 m/s et à 40 degrés Celsius, elle est de 355 m/s.
Bien sûr, nous ne parlons que d’air, car, par exemple, dans le bois, le métal, le diamant, la vitesse est différente. Dans le diamant, elle atteint 18 km/s, alors que dans une atmosphère composée uniquement de dioxyde de carbone, elle n’est que de 259 m/s.
Mars et les sources sonores à sa surface
En parlant de dioxyde de carbone, cela vaut la peine de retourner sur Mars, où l’atmosphère est maintenant principalement remplie de ce gaz. Le dioxyde de carbone constitue 95 % de l’atmosphère martienne. Il y fait aussi généralement beaucoup plus froid que sur Terre et, ce qui est peut-être le plus important, la densité de l’atmosphère est presque négligeable par rapport à la densité de l’atmosphère sur Terre. Même au sommet de l’Everest, l’air est 50 fois plus dense que la densité moyenne de l’air sur Mars, où le rover Perseverance a mené ses expériences pour mesurer la vitesse du son.
Plusieurs sources sonores différentes ont été utilisées pour les tests. Par exemple, les rotors de l’hélicoptère Ingenuity, tournant à 2500 tr/min, produisent un son d’une fréquence de 84 Hz, et l’onde sonore créée par l’évaporation des débris rocheux après avoir été tirée par le laser SuperCam a une fréquence de 2000 Hz. Ces sources sonores sont à une distance suffisante du rover, contrairement aux roues du rover, qui font également du bruit lorsqu’elles roulent sur la surface martienne. Le son est enregistré par les microphones Perseverance.
Le son sur Mars a une vitesse différente et cela dépend de la fréquence
Sur la base de ces mesures, il a été possible de déterminer la vitesse du son dans l’atmosphère martienne. Comme on pouvait s’y attendre, cette vitesse est similaire à un milieu composé entièrement de dioxyde de carbone, mais, fait intéressant, dépend de la fréquence du son.
La vitesse du son sur Mars dépend de la fréquence, plus la fréquence est élevée, plus la vitesse du son est élevée.
Ainsi, les tonalités basses se propagent à une vitesse de 240 m/s, et les tonalités plus élevées atteignent une vitesse de 250 m/s. Des vibrations de fréquence encore plus élevée, que Perseverance n’a pas réussi à enregistrer, se sont propagées encore plus rapidement. Imaginez maintenant le son d’un instrument composé de fréquences différentes, ou de plusieurs instruments de hauteurs différentes, joué sur Mars. Qu’entendraient nos oreilles ? Nous ignorons les difficultés du fonctionnement humain à la surface de Mars sans combinaison spatiale ou chambre dans laquelle l’air aurait une densité similaire à celle de la Terre.
Deux microphones à bord du rover Persévérance
La dépendance ci-dessus, selon les scientifiques, est une conséquence d’une atmosphère très raréfiée, froide et principalement de dioxyde de carbone. Tout cela était auparavant du domaine des conjectures théoriques, mais maintenant même les critiques ne le nieront pas, puisque nous avons de vraies mesures.
Le tout, bien sûr, n’est pas si simple, car lors de l’écoute de musique sur Terre, les interférences causées par des obstacles dans l’environnement jouent également un rôle important, et cela modifie également le son par rapport au naturel. Sur Mars, la vitesse variable serait un tel problème supplémentaire.
Le silence martien est un terme qui peut aujourd’hui être considéré comme un truisme.
L’environnement sur Mars a une autre particularité. Bien que le son puisse s’y propager, il s’atténue très rapidement. Déjà après 8 mètres, il peut être considérablement étouffé et, dans le cas des fréquences les plus élevées, il peut être complètement étouffé. C’est 8 fois moins de distance que sur Terre. Pour cette raison, les scientifiques suggèrent que Mars est très calme la plupart du temps. Si silencieux que Mission Control a senti que les microphones du rover étaient cassés et ne fonctionnaient pas.
La basse pression dans l’atmosphère martienne provoque une noyade très rapide du son sur Mars.
Les conditions sont probablement similaires à celles d’une chambre anéchoïque, qui est théoriquement une position d’écoute idéale pour un audiophile (en pratique, la nature de la pièce peut avoir un effet bénéfique et une telle chambre n’est pas toujours confortable). Ainsi que la composition de l’atmosphère, mortelle pour nos poumons.
Source : NASA, inf. posséder
Laisser un commentaire