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Courants il y a 30 ou 40 ans, on ne les entend presque plus aujourd'hui. Et tant mieux pour nos oreilles et pour nos fenêtres ! Mais ce n'est pas parce qu'il n'y a plus d'avions de ligne capables de voler plus vite que le son, depuis la retraite du Concorde, que les avions de chasse, certains missiles et autres fusées ne continuent pas de faire des bangs très haut dans le ciel. Sans qu'ils parviennent jusqu'à nous. Et il règne le même silence dans l'histoire, où l'on oublie trop souvent que ce bang sonore a joué un rôle dans l'édification de la théorie de la relativité d'Einstein et donc dans la théorie d'un autre bang : le big bang.
Il est courant en aéronautique de parler de Mach 1, de Mach 2, etc. On sait peu que ce Mach, qui symbolise la vitesse du son dans l'air, est en fait un nom propre. Il appartenait au physicien autrichien Ernst Mach (1838-1916) qui s'intéressa, entre autres choses, à l'optique, à l'acoustique et à la vitesse supersonique. En 1877, Mach publie ainsi un article décrivant mathématiquement l'onde de choc produite par un corps se déplaçant plus vite que le son. Il était persuadé que, contrairement à la pensée newtonienne, pour décrire l'univers, il ne suffisait pas d'avoir un «dessin» en trois dimensions permettant de repérer tous les objets par leurs coordonnées spatiales. Mach pensait que ce sont les mouvements relatifs plutôt que les absolus qu'il faut prendre en compte. Einstein l'intégrera d'ailleurs dans ses théories sous le nom de «principe de Mach».
Que se passe-t-il concrètement pour qu'il y ait cette très forte détonation quand on va plus vite que le son ? Tout d'abord, il faut savoir que le son est une onde qui se propage, mais que c'est aussi une vibration. C'est la propagation, de molécules en molécules, d'un état d'agitation. Une première s'agite, bouscule ses voisines qui à leur tour s'agitent et transmettent à leurs voisines, etc. On comprend donc bien qu'en fonction du nombre de molécules concernées, c'est-à-dire la densité de l'air, et de la température (qui reflète l'agitation de base des molécules), cette onde vibratoire va se déplacer plus ou moins vite. En moyenne, on estime que le son se propage à 340 m/s, soit 1 224 km/h, au niveau du sol. Mais à 10 000 mètres, par - 60 °C, la vitesse de propagation du son dans l'air n'est plus que de 1 055 km/h. Par conséquent, un avion qui vole à 1 100 km/h ne percera pas le mur du son près du sol mais le fera à haute altitude.
L'expression «le mur du son» est d'ailleurs trompeuse. Car un avion qui franchit le mur du son va «traîner» son bang sonore tout au long de son trajet, tant qu'il sera au-dessus de la vitesse du son. Pourquoi alors parle-t-on de «mur du son» ? C'est que le bruit de l'avion part dans toutes les directions, en particulier vers l'avant. Plus l'avion va vite, plus les ondes sonores qu'il émet ont du mal à le devancer. Il rattrape ses propres ondes sonores. Celles-ci vont donc s'entasser devant l'avion. Les vibrations vont se comporter comme si elles ne se propageaient plus et vont se comprimer. Il y a donc apparition d'une forte surpression devant le nez de l'appareil, créant comme une impression de mur. Impression renforcée par le fait que d'autres phénomènes, comme de très importantes vibrations ou le durcissement des commandes, accompagnent cette phase critique. Des dizaines de pilotes l'ont d'ailleurs payé de leur vie en tentant de voler plus vite que le son.
Un record à Mach 9,6
Quand l'avion accélère encore, les vibrations sonores sont brusquement expulsées vers l'arrière. Cette brutale décompression s'accompagne alors d'un bang. Il se crée un cône de choc à l'arrière de l'avion qui va l'accompagner tant que l'avion sera en régime supersonique.
Mises au point de moteurs puissants ou mécanismes de postcombustion, design très précis des ailes et des fuselages : bien des progrès auront été nécessaires pour que le Bell XS-1, piloté par Charles Yeager, atteigne officiellement 1 297 km/h (Mach 1,06), le 14 octobre 1947. En France, un Dassault Mystere IV prototype franchit ce mur pour la première fois en février 1953. Des engins français furent longtemps détenteurs de records, grâce à des statoréacteurs de l'Onera qui atteignirent Mach 5 en 1962.
Le record absolu dans cette course au Mach semble avoir été établi en 2004 : un avion-fusée a atteint, sans se désintégrer, l'hallucinant Mach 9,6, soit 11 250 km/h. Ce n'est rien, allez-vous me dire, comparés aux 28 800 km/h de la navette spatiale en orbite autour de la Terre. Mais on ne peut comparer puisqu'il n'y a pas d'air à cette altitude.
Quant aux autres moyens de déplacement, ils sont loin de ces sommets. La planche à voile frôle les 100 km/h, le train (le TGV) est monté jusqu'à 574,8 km/h sur ses rails et la «voiture» la plus rapide au monde, le ThrustSSC, a établi un record avec une pointe à 1 227,99 km/h en 1997. Tout près du mur du son mais… sans faire de bang.
Par J.L. Nothias, Le figaro
Il est courant en aéronautique de parler de Mach 1, de Mach 2, etc. On sait peu que ce Mach, qui symbolise la vitesse du son dans l'air, est en fait un nom propre. Il appartenait au physicien autrichien Ernst Mach (1838-1916) qui s'intéressa, entre autres choses, à l'optique, à l'acoustique et à la vitesse supersonique. En 1877, Mach publie ainsi un article décrivant mathématiquement l'onde de choc produite par un corps se déplaçant plus vite que le son. Il était persuadé que, contrairement à la pensée newtonienne, pour décrire l'univers, il ne suffisait pas d'avoir un «dessin» en trois dimensions permettant de repérer tous les objets par leurs coordonnées spatiales. Mach pensait que ce sont les mouvements relatifs plutôt que les absolus qu'il faut prendre en compte. Einstein l'intégrera d'ailleurs dans ses théories sous le nom de «principe de Mach».
Que se passe-t-il concrètement pour qu'il y ait cette très forte détonation quand on va plus vite que le son ? Tout d'abord, il faut savoir que le son est une onde qui se propage, mais que c'est aussi une vibration. C'est la propagation, de molécules en molécules, d'un état d'agitation. Une première s'agite, bouscule ses voisines qui à leur tour s'agitent et transmettent à leurs voisines, etc. On comprend donc bien qu'en fonction du nombre de molécules concernées, c'est-à-dire la densité de l'air, et de la température (qui reflète l'agitation de base des molécules), cette onde vibratoire va se déplacer plus ou moins vite. En moyenne, on estime que le son se propage à 340 m/s, soit 1 224 km/h, au niveau du sol. Mais à 10 000 mètres, par - 60 °C, la vitesse de propagation du son dans l'air n'est plus que de 1 055 km/h. Par conséquent, un avion qui vole à 1 100 km/h ne percera pas le mur du son près du sol mais le fera à haute altitude.
L'expression «le mur du son» est d'ailleurs trompeuse. Car un avion qui franchit le mur du son va «traîner» son bang sonore tout au long de son trajet, tant qu'il sera au-dessus de la vitesse du son. Pourquoi alors parle-t-on de «mur du son» ? C'est que le bruit de l'avion part dans toutes les directions, en particulier vers l'avant. Plus l'avion va vite, plus les ondes sonores qu'il émet ont du mal à le devancer. Il rattrape ses propres ondes sonores. Celles-ci vont donc s'entasser devant l'avion. Les vibrations vont se comporter comme si elles ne se propageaient plus et vont se comprimer. Il y a donc apparition d'une forte surpression devant le nez de l'appareil, créant comme une impression de mur. Impression renforcée par le fait que d'autres phénomènes, comme de très importantes vibrations ou le durcissement des commandes, accompagnent cette phase critique. Des dizaines de pilotes l'ont d'ailleurs payé de leur vie en tentant de voler plus vite que le son.
Un record à Mach 9,6
Quand l'avion accélère encore, les vibrations sonores sont brusquement expulsées vers l'arrière. Cette brutale décompression s'accompagne alors d'un bang. Il se crée un cône de choc à l'arrière de l'avion qui va l'accompagner tant que l'avion sera en régime supersonique.
Mises au point de moteurs puissants ou mécanismes de postcombustion, design très précis des ailes et des fuselages : bien des progrès auront été nécessaires pour que le Bell XS-1, piloté par Charles Yeager, atteigne officiellement 1 297 km/h (Mach 1,06), le 14 octobre 1947. En France, un Dassault Mystere IV prototype franchit ce mur pour la première fois en février 1953. Des engins français furent longtemps détenteurs de records, grâce à des statoréacteurs de l'Onera qui atteignirent Mach 5 en 1962.
Le record absolu dans cette course au Mach semble avoir été établi en 2004 : un avion-fusée a atteint, sans se désintégrer, l'hallucinant Mach 9,6, soit 11 250 km/h. Ce n'est rien, allez-vous me dire, comparés aux 28 800 km/h de la navette spatiale en orbite autour de la Terre. Mais on ne peut comparer puisqu'il n'y a pas d'air à cette altitude.
Quant aux autres moyens de déplacement, ils sont loin de ces sommets. La planche à voile frôle les 100 km/h, le train (le TGV) est monté jusqu'à 574,8 km/h sur ses rails et la «voiture» la plus rapide au monde, le ThrustSSC, a établi un record avec une pointe à 1 227,99 km/h en 1997. Tout près du mur du son mais… sans faire de bang.
Par J.L. Nothias, Le figaro
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