INFRASONS

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On entend par infrasons des vibrations mécaniques de basses fréquences dont la gamme est définie par les propriétés de l'ouïe humaine. Si les périodes des vibrations acoustiques se répètent plus fréquemment que quelque 16 à 20 fois par seconde, l'oreille commence à les intégrer. Apparaît alors la sensation bien connue de la tonalité. Par contre, les périodes plus rares sont perçues par l'ouïe comme des phénomènes distincts. C'est cette limite de 16 à 20 hertz (Hz) d'origine physiologique qui a été admise comme la fréquence supérieure des infrasons dont la gamme s'étend donc de 0 Hz < F < 16 à 20 Hz.

Les sources infrasonores

Les sources naturelles

Le tonnerre, les éruptions volcaniques, les tremblements de terre, les météorites, les chutes de roches et l'eau, les avalanches et tous autres phénomènes qui provoquent de brusques variations de pression sont des sources naturelles d'infrasons. Plus généralement, ils apparaissent toujours si un corps change brusquement sa vitesse ou la direction de son mouvement. Par contre, les objets qui se déplacent continuellement dans un milieu homogène, à vitesse toutefois subsonique, ne produisent pas d'infrasons.

Ils sont également émis autour de l'épicentre de chaque tremblement de terre. Pour une période d'une onde séismique de 25 secondes (les mesures donnent des valeurs 10 s < T < 50 s), la longueur d'onde infra-sonore serait de 7 kilomètres environ (R. K. Cook, 1965). Ces ondes, d'après Cook, agissent dans les hautes altitudes sur des couches de l'ionosphère et provoquent quelquefois des effets Doppler dans les ondes électromagnétiques réfléchies par la même couche. Un tel effet, par exemple, a été observé par D. Baker au cours du séisme en Alaska, le 28 mars 1964, dans les laboratoires de Boulder (Colo.). Les ondes électromagnétiques de 4 MHz émises verticalement et réfléchies par l'ionosphère ont eu un déplacement Doppler de 3 Hz.

Déjà, en 1908, en Angleterre, on avait enregistré les infrasons produits par la célèbre météorite de Toungouzie tombée en Sibérie ; ils avaient provoqué le déracinement de 50 000 arbres. Des recherches postérieures n'avaient pas permis de retrouver les débris de cette météorite ; mais, en 1966, une maquette constituée d'une charge explosive (dont le point d'explosion pouvait se propager à une vitesse de 7 à 8 km/s) et d'une forêt miniature faite de fils de laiton et de couronnes de plastique avait permis de reproduire les conditions et les effets de la chute de la météorite de Toungouzie. Il semble se confirmer que c'est l'onde de choc supersonique due aux sons et aux infrasons qui a provoqué les dégâts. Quant à la météorite, elle s'est consumée avant d'atteindre la surface.

On a détecté des infrasons atmosphériques émis par de fortes tempêtes maritimes avec des fréquences comprises entre 10 et 0,1 Hz. En fait, les infrasons sont produits seulement dans les lieux où les ondes maritimes apparaissent, disparaissent ou changent la direction de leur parcours. Ce genre de phénomène est observé, près des côtes, par exemple, où les ondes se brisent contre les rochers, ou au centre d'une dépression cyclonale où se rencontrent des ondes de direction de propagation opposées. En revanche, les ondes qui se propagent au large dans une seule direction ne semblent pas émettre d'infrasons.

Les infrasons dits mystérieux parvenant de l'atmosphère (T = 4 à 5,5 s), qui apparaissent en l'absence de tempêtes au voisinage (L. M. Brekhovskikh, 1960), sont en réalité des ondes provoquées par des tempêtes ou d'autres sources lointaines d'infrasons et réfléchies par des hautes couches de l'atmosphère (45 à 50 km). Certaines hypothèses admettent qu'il s'agit parfois d'ondes infra-sonores dues aux rayons cosmiques. Ces rayons, en agissant sur les ions, provoquent des vibrations de l'ionosphère qui les transmet vers la surface de la Terre.

Les sources artificielles

Les sources autres que naturelles des infra-sons sont multiples. Par exemple, chaque fermeture ou ouverture d'une porte provoque une onde infrasonore mesurable, mais pratiquement d'un niveau insignifiant.

Les infrasons nuisibles s'amorcent parfois dans les chambres à combustion, telles les chaudières (y compris les chaudières domestiques), les cowpers (installations pour réchauffer l'air alimentant les hauts fourneaux), les fusées, etc. Le mécanisme de l'amorçage de ces vibrations est complexe : le plus souvent, il résulte d'un bruit à large bande provoqué par l'écoulement de l'air. Certaines de ses composantes sont amplifiées par le phénomène de résonance de la chambre. Il apparaît ainsi une combustion pulsatoire qui conduit parfois à la destruction du cowper, ou à l'explosion de la fusée.

Les fréquences de vibrations dans les cowpers sont de l'ordre de 5 à 9 Hz (les dimensions d'un cowper sont de l'ordre de 5 à 10 m de diamètre sur 20 à 50 m de hauteur), et dans les fusées à combustible liquide, de 10 à 1 000 Hz. Actuellement, on a trouvé des moyens qui permettent d'éliminer ce genre de vibrations. Dans le cas des chaudières domestiques, la nuisance augmente si la fréquence de la combustion pulsatoire entre en résonance avec une des chambres de logement.

Les bruits et les infrasons provoqués par le bang supersonique représentent une autre source de nuisance. Rappelons qu'à grande distance, les composantes aiguës étant absorbées par l'air, il ne reste que les bruits graves et les infrasons. La protection contre ces derniers étant presque impossible, et le bang supersonique suivant l'avion tout le long de son vol, cela reste un grave problème pour l'aviation supersonique.

Dans la plupart des cas, les bruits industriels des usines sont accompagnés d'ondes infrasonores. Les isolements étant inefficaces, les infrasons se manifestent aussi bien à l'intérieur qu'à l'extérieur des bâtiments.

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Écrit par :

  • : Directeur de recherche honoraire au C.N.R.S., directeur à l'Ecole pratique des hautes études (E.P.H.E.), Paris.

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Leonid PIMONOW, « INFRASONS », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 02 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/infrasons/