Son dans l'espace

[Great.J]

Bonjour à tous,

Je suis tout d'abord désolé si cette question à déjà été abordée dans une précédente discussion, j'ai cherché par moi même mais les recherches avec le mot "son" ne donnent rien.

Le son, pour se propager, à besoin de matière, telles que les gaz qui composent notre atmosphère ou les atomes qui composent un solide ou liquides (eau, plaque de fer etc.)
Dans l'espace, l'absence de matière (j'ai lu qu'il y avait en moyenne 1 atome/m^3) ne permet pas la transmission de l'onde sonore. Or, il existe des endroits relativement denses. Hormis les étoiles et autres corps célestes, je pense notamment à certains nuages de gaz et autres subtilités du genre, se pourrait-il que le son soit, aussi faiblement permit, se propager dans de tels environnements ? Je me doute que si c'est le cas, cela ne se ferai que sur de petites échelles.

Merci de vos réponses
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[Deedee81]

Salut,

Les grands nuages de gaz que l'on voit sur ces magnifiques photos de Hubble, c'est environ 1 atome par cm³. C'est encore beaucoup trop peu pour la propagation du son.
C'est même bien plus vide que le meilleur vide de laboratoire (ultravide) !!!!

Par contre, dans certaines circonstances, par exemple quand un tel nuage s'effondre pour former une étoile, on doit atteindre des densités suffisantes pour que le son se propage.

Je ne sais pas à partir de quelle densité un son pourrait se propager de manière mesurable.

[Great.J]

Ok, donc la phrase que l'on nous rabas tout le temps "Dans l'espace, le son ne se propage pas" est partiellement fausse. Il se propagerait dans certaines circonstances mais je suppose que sur de courtes distances ...

Auriez-vous des recommandations sur des sites/livres/etc où je pourrai trouver ce genre d'information ?

[Deedee81]

Auriez-vous des recommandations sur des sites/livres/etc où je pourrai trouver ce genre d'information ?

Moi non. Pour les infos sur le vide ou la propagation du son, j'ai été voir Wikipedia.

Mais d'autres passant par ici te recommanderont peut-être de bonnes lectures.

[A voir en vidéo sur Futura]

[f6bes]

Ok, donc la phrase que l'on nous rabas tout le temps "Dans l'espace, le son ne se propage pas" est partiellement fausse. Il se propagerait dans certaines circonstances mais je suppose que sur de courtes distances ...

Bjr à toi,
C'est peut etre aller un peu vite en terme d' approche !!
Bon WE

[Deedee81]

Salut,

C'est peut etre aller un peu vite en terme d' approche !!

Oui, tu as raison.

A moins d'une forte dissipation (mais je ne vois pas de quelle nature) l'intensité est de toute façon en 1/r² (r = distance parcourue) et donc de portée "illimitée"

Et les conditions où laquelle le son peut se propager c'est tout de même déjà de fameuses densité (fameuses versus ce qu'on trouve dans l'espace).
Par exemple, dans le disque d'accrétion d'un système solaire en formation, la densité doit être suffisante au moins à certains endroits.
Mais on peut alors difficile parler de "l'espace" (sous-entendu vide ou presque). C'est totalement opaque. Et si on enverrait une sonde là dedans elle serait fortement freinée par le gaz et les poussières.

[Gilgamesh]

Bonjour à tous,

Je suis tout d'abord désolé si cette question à déjà été abordée dans une précédente discussion, j'ai cherché par moi même mais les recherches avec le mot "son" ne donnent rien.

Le son, pour se propager, à besoin de matière, telles que les gaz qui composent notre atmosphère ou les atomes qui composent un solide ou liquides (eau, plaque de fer etc.)
Dans l'espace, l'absence de matière (j'ai lu qu'il y avait en moyenne 1 atome/m^3) ne permet pas la transmission de l'onde sonore. Or, il existe des endroits relativement denses. Hormis les étoiles et autres corps célestes, je pense notamment à certains nuages de gaz et autres subtilités du genre, se pourrait-il que le son soit, aussi faiblement permit, se propager dans de tels environnements ? Je me doute que si c'est le cas, cela ne se ferai que sur de petites échelles.

Merci de vos réponses

Les sons se transmettent dans l'espace et la vitesse du son dans le milieu interstellaire (MIS) intervient de façon cruciale dans beaucoup de mécanismes astrophysiques, comme par exemple la formation des étoiles.

Pour un gaz parfait (pour lequel la pression p = nkT), la célérité de l'onde dans le milieu c_s se calcule comme :



avec :

gamma= 5/3, le coefficient adiabatique
m la masse des particules, pour le proton ~ 1,6.10^-27 kg
k la cte de Bolztmann
T la température

Si on considère le MIS grosso modo homogène et composé essentiellement de protons, la vitesse du son est donc proportionnelle à la racine carré de la température.

Pour T ~ 10⁴ K qui correspond à une espèce de moyenne (le MIS tiède aka Warm Neutral Medium) j'obtiens c_s ~ 12 km/s

Comme on le voit, la densité des particules n'intervient pas dans ce calcul. Alors quoi ? Le vide n'aurait aucun impact sur la propagation du son ? Si, bien sûr mais ça va faire intervenir une notion de filtre sur la fréquence du signal transmis. Considérons un très grand haut parleur constitué d'une immense membrane vibrant dans l'espace. Un particules du milieu vient frapper la membrane et en reçoit de l'énergie qui la pousse de l'avant. Elle voyagent à c_s puis trouve une autre particule à laquelle elle transmet l'impulsion reçue. Si durant le temps de vol, la membrane a déjà fait un aller retour, rien ne se passera. Ce qui précède n'est pas absolument rigoureux, mais ça permet de comprendre que la longueur d'onde transmise ne doit pas excéder le libre parcours moyen, et donc qu'on va avoir une fréquence de coupure, ratio du libre parcours moyen par la célérité du son (filtre passe bas : le milieu laisse passer les basses fréquences et atténue les hautes fréquences, c'est-à-dire les fréquences supérieures à la fréquence de coupure).

La libre parcours moyen l se calcule comme :



avec :
n la densité volumique de particule
sigma la section efficace d'interaction (qu'on peut faire correspondre grosso modo à un diamètre atomique).


Dans le milieu ultra raréfié constituant le MIS, n est très petit (pour le Warm Neutral Medium, n = 0,5 cm^-3) et le libre parcours moyen atteint des millions de kilomètres, c'est à dire de l'ordre d'une seconde lumière ! Imaginons un milieu si extrêmement chaud que la célérité de l'onde s'approche de celle de la lumière. Le fait que les particules doivent voyager près d'une seconde pour transmettre le signal du changement de pression implique qu'un son d'une fréquence supérieure à 1 Hz ne se propagera pas.

Donc : on ne change rien à la théorie de la propagation des ondes mécaniques, mais ça implique que seuls des sons extrêmement graves peuvent se transmettre dans le vide spatial. Et ça exclut tous les sons audibles.

[Great.J]

C'est bien compliqué tout çà ^^
je vais me pencher sur cela, merci de vos réponses

[Gilgamesh]

C'est bien compliqué tout çà ^^
je vais me pencher sur cela, merci de vos réponses

Je te conseille de comprendre d'abord phénoménologiquement les choses : le son ce n'est rien d'autre que des atomes qui se transmettent leur impulsion de proche en proche. Plus le milieu est chaud, plus la transmission est rapide. Plus il est dense, plus la transmission est efficace. Le produit des deux donne l'impédance du milieu.

[f6bes]

Plus le milieu est chaud, plus la transmission est rapide. Plus il est dense, plus la transmission est efficace. Le produit des deux donne l'impédance du milieu.

Bjr à tous,
C'est donc pour cela que le son se propage mieux dans l'eau que dans l'air
et plus efficassement dans les mers chaudes qu e dans les eaux polaires!!
Bonne journée

[Gilgamesh]

Oui, c'est pour ça qu'on n'entend pas le chant des baleines depuis le pont des bateaux .

La différence d'impédance acoustique (en Pa⋅s/m)
eau : Z₁ = 1,5.10⁶
air : Z₂ = 400

fait que presque toute la puissance sonore arrivant à l'interface eau/air sera réfléchie, à proportion de r qui se calcule comme :

r = (Z₁ - Z₂)/(Z₁+Z₂)
r ~ 99,9%