Le son le plus fort du monde vous tuerait sur le coup

Les questions que les enfants posent sur la science ne sont pas toujours faciles à répondre. Parfois, leurs petits cerveaux peuvent mener à de grands endroits que les adultes oublient d’explorer. C’est dans cet esprit que nous avons commencé une série intitulée Science Question From a Toddler, qui utilisera la curiosité des enfants comme point de départ pour enquêter sur les merveilles scientifiques que les adultes ne pensent même pas à demander. Les réponses sont pour les adultes, mais elles ne seraient pas possibles sans l’émerveillement que seul un enfant peut apporter. Je veux que les tout-petits de votre entourage participent à ce projet ! Envoyez-moi leurs questions scientifiques et elles serviront peut-être d’inspiration pour une chronique. Et maintenant, notre tout-petit…

Q : Je veux entendre ce qu’est la chose la plus bruyante du monde ! – Kara Jo, 5 ans

Non. Non, tu ne veux vraiment pas. Tu vois, il y a cette chose à propos du son que même nous, les adultes, avons tendance à oublier – ce n’est pas un arc-en-ciel de paillettes qui flotte sans lien avec le monde physique. Le son est mécanique. Un son est une poussée – juste une petite poussée, une tape sur la membrane tendue de votre tympan. Plus le son est fort, plus le choc est violent. Si un son est suffisamment fort, il peut percer un trou dans ton tympan. Si un son est suffisamment fort, il peut vous percuter comme un linebacker et vous faire tomber à plat sur les fesses. Lorsque l’onde de choc d’une bombe détruit une maison, c’est le son qui arrache les briques et fait éclater le verre. Le son peut vous tuer.

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Considérez ce morceau d’histoire : Le matin du 27 août 1883, les éleveurs d’un camp de moutons près d’Alice Springs, en Australie, ont entendu un son semblable à deux coups de fusil. À ce moment précis, l’île volcanique indonésienne du Krakatoa était en train de se désintégrer à 3 000 km de là. Les scientifiques pensent que c’est probablement le son le plus fort que l’homme ait jamais mesuré avec précision. Non seulement il existe des enregistrements de personnes ayant entendu le son du Krakatoa à des milliers de kilomètres de là, mais il existe également des preuves physiques que le son de l’explosion du volcan a fait le tour du globe à plusieurs reprises.

Mais personne n’a entendu le Krakatoa en Angleterre ou à Toronto. Il n’y a pas eu de « boom » audible à Saint-Pétersbourg. Au contraire, ce que ces endroits ont enregistré, ce sont des pics de pression atmosphérique – l’air même se crispant puis se relâchant avec un soupir, au passage des ondes sonores du Krakatoa. Il y a deux leçons importantes sur le son là-dedans : Premièrement, il n’est pas nécessaire d’être capable de voir la chose la plus bruyante du monde pour l’entendre. Deuxièmement, ce n’est pas parce que vous ne pouvez pas entendre un son qu’il n’existe pas. Le son est puissant et omniprésent et il nous entoure tout le temps, que nous en soyons conscients ou non.

En général, notre monde est beaucoup plus encombré que nous le pensons. Nous vivons tous la vie comme si nous étions Maria von Trapp, balançant nos bras dans un champ vide. En réalité, nous ressemblons davantage à des voyageurs dans le métro à 17 heures, encerclés dans toutes les directions par les molécules qui composent l’air qui nous entoure. Claquez des doigts et vous bousculez les particules qui se trouvent juste à côté de vous. En s’agitant, elles se heurtent aux particules voisines, qui, à leur tour, bousculent les particules voisines.

Ces agitations sont ce que les baromètres du monde mesuraient à la suite de l’éruption du Krakatoa. Encore une fois, imaginez que vous êtes dans un wagon de train bondé. Si vous soumettez la personne qui se tient à côté de vous à un contrôle de la hanche – ce que je ne recommande pas – elle se crispera et s’éloignera de vous. Ce faisant, elle se heurterait probablement à la personne suivante, qui se crisperait et s’éloignerait d’elle. (Il y aurait aussi des mots échangés, mais cela n’a rien à voir avec notre expérience de pensée et ne convient pas aux enfants). Entre-temps, la première personne que vous avez heurtée s’est détendue. Le modèle se déplace à travers la foule – bump-tense-wiggle-sigh, bump-tense-wiggle-sigh.

C’est à cela que ressemble une onde sonore. C’est aussi pourquoi vous ne pouvez pas entendre les sons dans l’espace. Être dans le vide, c’est comme être dans un wagon de métro vide – il n’y a pas de milieu moléculaire pour le modèle de mouvement, de tension et de relâchement à parcourir. De même, le son voyage un peu différemment dans l’eau que dans l’air, parce que les molécules de l’eau sont plus serrées – un wagon de métro de Tokyo comparé à un wagon de New York.

Par exemple, l’animal le plus bruyant de la Terre pourrait, en fait, vivre dans l’océan. Les cachalots utilisent l’écholocation pour naviguer, de façon similaire à ce qu’utilisent les chauves-souris – ils émettent un clic et peuvent déterminer ce qui se trouve autour d’eux par la façon dont cette onde sonore rebondit sur les objets et y revient. Le clic d’un cachalot correspond à 200 décibels, l’unité utilisée pour mesurer l’intensité d’un son, explique Jennifer Miksis-Olds, professeur associé d’acoustique à Penn State. Pour vous donner une idée de l’échelle, le son le plus fort que la NASA ait jamais enregistré est celui du premier étage de la fusée Saturn V, qui a atteint 204 décibels.

Mais la baleine n’est pas vraiment aussi bruyante que la fusée, m’a-t-elle dit. L’eau étant plus dense que l’air, le son dans l’eau est mesuré sur une échelle de décibels différente. Dans l’air, le cachalot serait toujours extrêmement bruyant, mais beaucoup moins – 174 décibels. Cela équivaut à peu près aux niveaux de décibels mesurés au baromètre le plus proche, à 100 miles de l’éruption du Krakatoa, et c’est suffisamment fort pour rompre les tympans des gens. Il suffit de dire que vous ne voulez probablement pas passer beaucoup de temps à nager avec les cachalots.

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Parce que le son est tout au sujet du mouvement des objets invisibles, il est également possible que ce mouvement se produise et que vous ne l’entendiez pas. C’est parce que les molécules doivent s’agiter correctement lorsqu’elles touchent notre tympan. Si le mouvement traverse la foule de molécules trop lentement ou trop rapidement, notre corps ne peut pas transférer ce mouvement en signaux que notre cerveau comprend. C’est ce qu’on appelle la fréquence, qui se mesure en hertz. Les humains peuvent entendre une gamme assez large – de 64 hertz à 23 000 hertz.1

Mais les hertz et les décibels sont indépendants les uns des autres. Un son peut être extrêmement fort tout en étant à une fréquence que nous ne pouvons pas entendre. C’est ce qui a voyagé jusqu’en Angleterre et au-delà après l’éruption du Krakatoa : des ondes sonores inaudibles pour les humains. Comme les ondes sonores de très basse fréquence peuvent voyager beaucoup, beaucoup plus loin que les fréquences plus élevées, ce sont spécifiquement les sons de basse fréquence qui peuvent faire ce genre de voyages épiques. Les scientifiques appellent cela les infrasons, et ils les écoutent, pour toute une série de raisons. L’Organisation du traité d’interdiction complète des essais nucléaires dispose de 60 stations de surveillance dans 35 pays et utilise les infrasons pour repérer les détonations nucléaires illégales. Le réseau USArray, géré par un consortium d’universités et d’agences gouvernementales, mesure les infrasons sur l’ensemble du continent nord-américain afin de s’initier à la sismologie. Ces deux réseaux utilisent des microbaromètres et des microphones basse fréquence, traquant les infrasons modernes de la même manière que les scientifiques traquaient autrefois les infrasons du Krakatoa.

Et il y a beaucoup, beaucoup de sons à traquer, a déclaré Michael Hedlin. Lui et sa femme, Catherine de Groot-Hedlin, dirigent le laboratoire d’acoustique atmosphérique de la Scripps Institution of Oceanography et étudient les données relatives aux infrasons. Hedlin peut traiter ces données – essentiellement en les accélérant – afin qu’elles deviennent audibles pour les oreilles humaines. Des sons fantômes devenus chair.

Les capteurs de Hedlin entendent les orages qui se déplacent à des centaines de kilomètres. Ils entendent les bruits des mines de charbon dans l’état voisin. Et puis il y a les sons plus constants. Le vent souffle. Les vagues de l’océan s’entrechoquent. Les signaux inaudibles parcourent des centaines de kilomètres, parfois des milliers. Lorsque je l’ai appelé de Minneapolis, ville enclavée, Hedlin m’a dit : « Vous êtes probablement immergé dans des sons de l’océan que vous n’entendez pas. »

Milton Garces, le directeur du Laboratoire des infrasons de l’Institut de géophysique et de planétologie d’Hawaï, était d’accord. Il m’a notamment dit que deux sons interfèrent avec le réseau du Traité d’interdiction des essais nucléaires, parce qu’ils sont si constants, si envahissants et si forts. Il s’agit tout d’abord des microbaroms, qui se produisent au bord des tempêtes en mer, lorsque deux vagues océaniques se déplaçant dans des directions opposées se rencontrent et s’amplifient mutuellement pour former une vague plus grande que chacune d’elles prise isolément. L’autre est le simple bruit du vent, qui peut atteindre des niveaux de décibels infrasonores équivalents à ceux d’une moto. « Nous avons développé notre seuil d’audition pour ne pas devenir fous », m’a dit Garces. « Si nous avions une perception auditive dans cette bande, il serait difficile de communiquer. C’est toujours là. »

Même avec cette protection, les infrasons extrêmement forts peuvent toujours avoir un impact sur notre corps. Les humains exposés à des infrasons supérieurs à 110 décibels connaissent des modifications de leur pression sanguine et de leur rythme respiratoire. Ils sont pris de vertiges et ont du mal à garder leur équilibre. En 1965, une expérience de l’armée de l’air a révélé que les humains exposés à des infrasons de 151 à 153 décibels pendant 90 secondes commençaient à sentir leur poitrine bouger sans qu’ils le contrôlent. À un décibel suffisamment élevé, les changements de pression atmosphérique des infrasons peuvent gonfler et dégonfler les poumons, servant effectivement de moyen de respiration artificielle.

Et c’est pourquoi, Kara Jo, je ne veux pas répondre à votre question sans vous parler également du son le plus fort que vous ne pouvez pas entendre. Il s’agit du météore de Tcheliabinsk, qui a explosé dans le ciel du sud de la Russie, près de la frontière entre l’Europe et l’Asie, le 15 février 2013. Les capteurs du Traité d’interdiction des essais nucléaires ont capté les infrasons à plus de 9 000 miles de la source et les ondes sonores ont fait le tour du globe. Le capteur le plus proche se trouvait à 435 miles, m’a dit Garces, et même à cette distance, le niveau de décibels des infrasons atteignait 90. Il s’avère que les choses n’ont pas besoin de dire « boom » pour faire boom.