Effet du vent et du gradient de température sur les ondes sonores

 In Acoustique générale

Le son est une onde mécanique, ce qui signifie qu’elle a besoin d’un support pour se propager (l’air) contrairement aux ondes électromagnétiques qui peuvent se propager dans le vide. Cela signifie aussi que le son est sujet aux changements de condition de l’air. Plusieurs facteurs viennent influencer la propagation du son, notamment le vent et les gradients de température.

Figure 1. Effet du vent sur les ondes sonores

Le vent est le mouvement de l’air causé par la différence de pression atmosphérique entre deux zones. Le vent peut ralentir ou accélérer la vitesse du son, tout dépendant s’il est dans la même direction ou dans la direction inverse au signal sonore. Pour de courtes distances, le vent n’a pas d’autres effets notables sur le niveau de son reçu. Par contre, pour de grandes distances, le vent peut faire courber le signal sonore : le son est réfracté. Lorsque le vent est dans la même direction que le son, le son est réfracté vers le sol : les conditions sont donc favorables à la propagation du son. Cependant, lorsque le vent est dans la direction contraire au son, l’onde sonore est réfractée vers le haut et on peut observer des pertes allant de 20 dB et plus selon les conditions.

Figure 2. Effet du gradient de température sur les ondes sonores

Les gradients de température influencent aussi la propagation des ondes sonores sur de grandes distances. En effet, la température influence la densité de l’air, ce qui vient influencer la vitesse du son. Pour l’air, qui est considéré comme un gaz parfait, plus la température est basse, plus la densité est grande et plus la vitesse diminue. Cette diminution de vitesse s’accompagne d’un changement de trajectoire des ondes sonores : elles sont réfractées. La réfraction des ondes sonores s’apparente à la réfraction de la lumière.

Sources de référence

HANNAH, Lindsay. Wind and Temperature Effects on Sound Propagation, New Zealand Acoustics. Volume 20, numéro 2 (2007). https://www.acoustics.org.nz/sites/www.acoustics.org.nz/files/journal/pdfs/Hannah,_L_NZA2007_(a).pdf.

NIJS, L. and WAPENAAR, C.P.A. The influence of wind and temperature gradients on sound propagation, calculated with the two-way wave equation, Journal of Acoustic Society of America. Volume 87, numéro 5 (Mai 1990). http://homepage.tudelft.nl/t4n4v/4_Journals/J.Acoust.Soc.Am/Jasa_90.pdf.

WIKIPEDIA. Refraction. (2019). https://en.wikipedia.org/wiki/Refraction.

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