Infrason

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Les infrasons sont des ondes sonores se situant en-dessous de la limite moyenne d'audition humaine, soit environ 20 Hz (en réalité de nombreuses personnes peuvent entendre des sons puissants de fréquence inférieure à 20 Hz[1] et si les périodes des vibrations acoustiques se répètent plus fréquemment que quelque 16 à 20 fois par seconde, l'audition humaine commence à les intégrer. Apparaît alors la sensation bien connue de la « tonalité ». Par contre, les infrasons aux fréquences inférieures 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. La gamme des infrasons s'étend donc de 0 à 16-20 Hz[2].


Audition[modifier | modifier le code]

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Le spectre de l'audition humaine varie selon l'âge et les individus. Il s'étend approximativement de 20 à 20 000 Hz.
Au-delà de 20 kHz et en dessous de 20 Hz les sons ne sont généralement plus perceptibles par l'oreille (sauf pour à forte intensité pour une certaine gamme d'infrasons). Et quand il sont émis à forte intensité, d'autres organes permettent de les ressentir, si par exemple la cage thoracique, l'abdomen, la peau, les globes oculaires, les muscles, le squelette ou la boite crânienne ou d'autres organes internes entre en résonance avec eux ou ressentent l'énergie vibratoire induite. De tels infrasons sont également perceptible (« pour des niveaux de l’ordre de 124 dB à 4 Hz »[1]) par une personne atteinte de surdité, on parle dans ces cas de « perception vibrotactile »[1].

Chez l'humain, la sensibilité aux infrasons varie de manière importante selon les individus[1] pour l'INRS (2006) selon la littérature scientifique « Au-delà de 40 Hz et jusqu’à 100 Hz, on admet que l’on a affaire à des sons audibles basse fréquence »[1], et comme pour toutes les fréquences audibles, une écoute binaurale (par les deux oreilles) semble améliorer la sensibilité aux infrasons (de 3 dB par rapport à une écoute monaurale)[3].

À faible niveau, autour du seuil d’audition, des réactions de fatigue, de dépression, de stress, d’irritation, d’asthénie, de mal de tête, de troubles de la vigilance ou de l’équilibre et des nausées (« mal de mer ») ont été décrits.
Ces réactions pourraient être dues à la mise en vibration de certains organes digestifs, cardio-vasculaires, respiratoires ou des globes oculaires en présence de certains infrasons[4].

Dans le domaine musical[modifier | modifier le code]

Une partie des instruments utilisés par les orchestres symphoniques, et les haut-parleurs diffusant de la musique synthétique et/ou à forte puissance émettent des infrasons.

La première moitié de la première octave perçue par l'humain, (20 - 40 Hz) ou (16-32 Hz[5]) est à la frontière entre l'infrason et le sous-grave (en)[6], elle produit une impression, à la fois auditive et physique, qui donne une sensation augmentée de « présence » et de « force » du son.

Propagation et atténuation des infrasons[modifier | modifier le code]

En raison des caractéristiques des basses-fréquences, ils se propagent très bien dans tous les milieux ; liquides (eau), gazeux (dont dans l'air) ou élastico-solides (sol, structures, infrastructures construites, etc.). Seul le vide intégral les arrête immédiatement. Les molécules constituant l'air ne diminue l’énergie d'une onde infrasonore de 10 Hz que d'environ 0,1 dB/km par kilomètre, soit 100 fois moins que les 10 dB/km absorbé par l'air pour des sons de fréquence audible à 1 kHz.

La règle de l'atténuation due à la propagation en ondes sphériques (6 dB de moins chaque fois que la distance double) vaut aussi pour les infrasons ; c'est le principal facteur de d'atténuation énergétique des ondes infrasonores avec la distance.

Le fait que leur source peut être très éloignée rend difficile la localisation des sources d'infrasons, d'autant que leur gamme de fréquence (grandes longueurs d’onde (ex : 34 m pour une fréquence de 10 Hz) rend la mesure de la directivité d'une source encore plus difficile, alors que beaucoup de sources industrielles apparaissent « petites » par rapport à la longueur d’onde émise. Les infrasons étant peu freinés, la source émettrice les envoie dans toutes les directions de l’espace avec une énergie à peu près équivalente ; on les dit « omnidirectionnelles ».

Pour toutes ces raisons, il est presque impossible de se protéger des infrasons par les méthodes classiques d'isolation phonique par absorption acoustique. Des solutions de Contrôle actif du bruit sont récemment apparues, mais imparfaites en raison de l'omnidirectionnalité des sources ; elles permettent toutefois de produire un silence artificiel localement (dans une petite partie de la sphère d'émission), mais pas d'inhiber toute l'émission.

La solution la plus pratique en cas de gêne ou problème grave est généralement d'inactiver ou supprimer l'émetteur.

Nocivité de certains infrasons[modifier | modifier le code]

À forte puissance, les infrasons ont des effets destructeurs, mécaniques et physiologiques.
Des essais d'utilisation d'armes soniques non létales[7] ou létales ont eu lieu, avec des tentatives faites notamment pendant la seconde guerre mondiale par l'armée nazie[8].

À des puissance intermédiaires, ils peuvent constituer une gêne physiologique importante pour les animaux et les humains.
Une exposition prolongée induit un inconfort, une fatigue, voire des troubles nerveux ou psychologiques[9].

la vie courante nous expose à diverses sources d'infrasons[10], dont certains peuvent avoir un effet gênant voire nocif.
Ainsi fin 1963 le docteur Gavreau, du Laboratoire d'électro-acoustique de Marseille se rend compte que les chercheurs de son équipe sont sujets à des nausées et des maux de tête violents et inexplicables. Ils finissent par découvrir qu’un ventilateur en est la cause : la machine en fonctionnant émettait un son à une fréquence de 7 Hz qui, amplifié par le conduit d'aération où elle était encastrée, devenait insupportable bien qu'inaudible[11].

La question de la nocivité de certains infrasons pour l'Homme et diverses espèces domestiques ou de la faune sauvage est périodiquement abordée par les médias. À titre d'exemple, un documentaire télévisé de 2013 montrait l'effet sur l'homme des infra sons produits par un tigre au moment où il attaque une proie et qui la paralyse. Les personnes ayant participé à l'expérience ont ressenti une peur panique irrépressible bien qu'elles n'aient entendu aucun son. Selon ce documentaire certains lieux réputés "hantés" par des esprits sont en fait des endroits baignés par des infrasons à cause de conduits d'aération amplifiant ces sons inaudibles. D'anciens bureaux désaffectés ont servi de 3e exemple de l'effet des infra sons sur l'homme, du type Syndrome du bâtiment malsain : le taux de suicide des salariés qui y travaillaient dans ces bureaux était anormalement élevé ; le personnel y était sujet à des dépressions, des nausées et des maux de tête. Dans ce cas, la cause s'est avérée être des infra sons émis par le système de ventilation d'un tunnel autoroutier proche[12].

Sources d'infrasons nocifs ou gênants[modifier | modifier le code]

Illustration des processus de production de divers types de sons par une tornade (des ultrasons aux infrasons[13])

Selon l'INRS, « les sources infrasonores sont nombreuses, qu’elles soient naturelles ou artificielles »[1].

Sources naturelles[modifier | modifier le code]

Parmi ces sources la littérature scientifique identifie :

  • Les mouvements violents de masses d'air engendrent des infrasons ; C'est le cas des vents forts, des tempêtes, cyclones, trombes et tornades en particulier qui produisent des infrasons jusqu’à 135 dB à 100 km/h[1] ;
  • Les fluctuations rapides de la pression atmosphérique (< 1 Hz à 100 dB)[1] ;
  • Les mouvements de grandes masses d'eau (vagues océaniques, < 1 Hz)[1] ;
  • certaines vibrations infrasonores du sol provoquées par des éruptions volcaniques et d'autres phénomènes tectoniques dont les tremblements de terre
  • Le tonnerre et les éclairs, les chutes d'eau parmi une large fréquence de sons comportent « des composantes de haute énergie se situant dans la partie infrasonore du spectre »[1].
  • des animaux (baleines, Pinnipèdes, éléphants, casoars).. qui utilisent les infrasons pour communiquer à grande distance, à 15 à 30 Hz pour l'éléphant d'Afrique par exemple[14] ; il est possible que leur sensibilité aux infrasons explique une partie des capacités étonnantes des oiseaux migrateurs ; le pigeon migrateur s'y montre par exemple très sensible : il perçoit des infrasons dans la gamme de 0,1 à 20 Hz, c'est-à-dire à des fréquences correspondant à des longueurs d'ondes de l'ordre de la centaine de mètre et se propageant sans problème à des kilomètres. Les oiseaux seraient ainsi également bien plus sensibles que nous aux variations brusques de pression atmosphérique et aux ondes de pression de certains phénomènes sismiques[14], ce qui pourrait expliquer comment ils anticipent souvent avec beaucoup d'avance certains changements météorologiques.

Les composantes basse fréquence de ces phénomènes peuvent être transmise d'un fluide à un objet ou inversement « ré-émises dans l'air »[1]. Et dans le milieu naturel (ou anthropisé) la présence locale et parfois temporaire de certaines « couches » dans les nuages, dans le sol géologique et dans l'eau peut conduire des infrasons sur de très grandes distances (dizaines à centaines de km). Certaines espèces de baleines utilisent ainsi des couches océaniques de densité thermiques et/ou salines différentiées comme guide d'ondes (SOFAR channel, étudié et utilisé par l'Acoustique sous-marine) pour communiquer sur de très longues distances (à l'inverse des animaux qui émettent dans l'ultrason, dont les appels et chants sont rapidement atténués par le milieu ambiant). Dans un contexte normal le chant de la baleine à bosse (15 à 400 Hz) est audible à 10 km, mais jusqu'à plusieurs centaines ou milliers de km dans les meilleures conditions.

Sources anthropiques[modifier | modifier le code]

  • Certaines musiques (ex : musique électronique drum and bass), des musiques diffusées à forte puissance et les bandes-sons de certains films (l'un des premier cas d'effets sonores intégrant les basses-fréquences aurait été un film-catastrophe intitulé "Tremblement de terre", dont la bande son, amplifiée par des haut-parleurs spéciaux faisaient trembler les fauteuils des spectateurs), encourageant les salles de cinéma à peu à peu s'équiper de haut-parleurs adaptés à cette gamme de fréquence (subwoofers)[15] ;
  • certains systèmes d'alarme[15], pour rendre le bruit émis plus insupportable pour un éventuel intru
  • Tous les moyens de transports motorisés classiques (moto, mobylette, scooter, automobiles, camions, hélicoptères, avions, bateaux à moteur, trains...) ont une composante vibratoires basse-fréquence et infrasonores[16], plus ou moins importante selon l'engin et son régime de fonctionnement ou son état ; Dans une voiture ou un train, un passager peut subir un niveau de 120 dB à des fréquences de 1 Hz à 20 Hz, voire jusqu'à 115 à 150 dB (pour les mêmes fréquences) dans un cockpit d'hélicoptère[1].
  • certaines machines (lourdes et à moteur tournants notamment[10]) sont connues comme étant émetteurs infrasonore : climatiseurs et ventilateurs industriels, pompes, compresseurs, machines à sécher, machines à air conditionné, broyeurs, centrifugeuses à béton, etc. ou encore certaines machines à laver ou essoreuses produisent couramment des niveaux significatif à élevé d'infrasons. Les éoliennes sont souvent citées comme source d'infrasons, mais selon les données disponibles basées sur des mesures in situ, l'INRS concluait en 2006 que « les niveaux émis sont de l’ordre de ceux des sources naturelles (vent) »[1]
  • le bruit de certains chantiers (chantiers de démolition, explosions[1] en carrière et chantiers impliquant par exemple l'utilisation de grues, de marteau-piqueur...) ;
  • Deux sources de bruit si elles sont cohérentes et proches et correspondent à « deux fréquences pures non-infrasonores proches » peuvent parfois interagir et produire des infrasons alors perçus comme des « battements à la fréquence différence (différence entre les deux fréquences de départ) en raison des non-linéarités du milieu »[1].
  • certains appareils thérapeutiques utilisent et émettent des infrasons (massages[1])
  • des usages militaires[7] (dont les niveaux ne sont pas publiés[1]).

Gestion des risques, recommandations[modifier | modifier le code]

Les personnels de certaines installations de transport ou de certaines industries peuvent y être particulièrement exposées.

De nombreuses études ont porté sur la physique de la transmission des infrasons et des ultrasons, ainsi que sur la sensibilité humaine (et de quelques espèces animales) à ces fréquences et à différentes intensités d'exposition.

Des effets physiologiques démontrés pour des exposition à des niveaux élevés ont abouti à une progressive prise en compte dans la réglementation et les études d'impact, ainsi parfois qu'à certaines mesures correctives et de prévention.

Des valeurs limites d'exposition ont été proposées ou sont à l'étude dans plusieurs pays ; une revue scientifique spécialisée (Journal of Low Frequency Noise, Vibration and Active Control) a même été consacrée aux effets des infrasons chez l'homme et aux moyens de les atténuer, éviter ou compenser. Mais leurs effets et plus encore les mesures à prendre sont encore discutés[1].

En l'absence de réglementation, des recommandations et bonnes pratiques existent, notamment listées par l'INRS en France, publiées dans la revue Hygiène et sécurité du travail[1].

Système de production[modifier | modifier le code]

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La recherche de reproduction d'infra-grave étant beaucoup plus marginale que la reproduction de sous-grave ou sub-bass (en), les solutions proposées par le commerce sont très rares. La plupart des amateurs avertis se tournent vers des solutions sur mesure, requérant des caissons renforcés très volumineux, des transducteurs spécialisés et une réserve en amplification de puissance dépassant souvent le kilowatt.

Moins un transducteur (subwoofer) sera efficace dans sa fonction, moins il sera en mesure de restituer le sous-grave à une pression sonore suffisamment élevée. L'infra-grave étant très difficile à reproduire pour un transducteur, le risque d'atteindre la limite mécanique (), surtout, et parfois thermique du transducteur est énorme. Provoquant souvent des bris de l'équipement s'il n'est pas protégé par un filtre contre les infrasons (subsonic filter). Certains amateurs de cinéma-maison recherchent des performances de haut niveau en visant une reproduction des infrasons à des fréquences aussi basses que 10 Hz à +/- 3 décibels par rapport au reste du spectre. Ce qui demande des transducteurs spécialisés dans les forts déplacements d'air (jusqu'à 8 litres par poussée, voire plus) et ayant une construction très robuste pouvant éviter d'être limité mécaniquement. Le diamètre d'un transducteur ou la grosseur de son aimant n'est pas du tout une garantie de capacité de bonne reproduction de sous-grave et des infrasons; la conception d'un transducteur de grave est très différente de celle d'un transducteur de sous-grave, en particulier lorsque ce dernier doit reproduire aussi l'infra-grave. Pour la sonorisation professionnelle (spectacle, disco, événement extérieure, etc..) il n'est à peu près jamais question d'infra-grave et même rarement de la première octave (20-40 Hz) dans le sous-grave parce que trop difficile, coûteux et laborieux à reproduire à un niveau de pression sonore suffisant.

Les infrasons sont moins connus que les ultrasons car ils sont moins utilisés, plus rares et plus difficiles à produire.

Dans la nature[modifier | modifier le code]

Dispositif de détection d'infrasons au Groenland

Des études récentes ont par ailleurs montré que les infrasons jouent un rôle dans la communication chez certains mammifères tels que les éléphants, les girafes ou les baleines. Le docteur Tecumseh Fitch de l'Université de Vienne a notamment dirigé une étude sur les infrasons qu’utilisent les éléphants dont les résultats ont été publiés dans Science[17]. Les cétacés produisent des émissions sonores dans une très large bande de fréquence, entre 10 Hertz et 150 kHz environ, donc au moyen de sons qui ne sont tous audibles par l'homme http://www.cetaces.org/thematique/acoustique-sous-marine-et-recherches-cetologiques/acoustique-sous-marine-et-les-cetaces/. Les girafes, que l'on pensait muettes, communiquent au moyen d'infrasons selon des études faites à partir d'enregistrements de girafes du zoo de Riverbanks, à Columbia, en Caroline du Sud, et celles du zoo d'Asheboro, en Caroline du Nord http://archives.lesoir.be/histoires-de-betes-les-girafes-parlent-et-communiquent-_t-19980626-Z0FF49.html

Les tremblements de terre, éruptions volcaniques, tonnerre et d'autres phénomènes naturels produisent des infrasons à un niveau parfois extrêmement élevé. Les baleines seraient aussi capables de sentir les infra sons des tremblements de terre sous-marins et tsunamis http://fr.finance.yahoo.com/actualites/les-baleines-peuvent-elles-prévoir-les-tsunamis--.html.

Ses effets[modifier | modifier le code]

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Le sous-grave et l'infra-grave ont la capacité de traverser les obstacles plus facilement que les hautes fréquences, qui elles, sont vulnérables aux réflexions. Ce qui se traduit souvent par une très longue portée de l'énergie acoustique. Exposé directement à une forte pression sonore dans ces basses fréquences, l'énergie peut être telle que la structure même d'un bâtiment se met en branle.

Si la fréquence de ces infrasons est un sous-multiple de la fréquence de résonance de votre système auditif, celui-ci entre en résonance, cela ce traduit par un « bourdonnement d'oreilles » extrêmement pénible, dont l'intensité varie avec celle des infrasons. À forte puissance les infrasons traversent tout et sont perceptibles à une très grande distance de leur source (par temps de brouillard ou de grand vent leur puissance redouble) ils engendrent alors des douleurs d'oreilles insupportables, plaquer alors les mains sur les oreilles ne change strictement rien. Elles sont totalement « transparentes » aux infrasons, mais il suffit que d'autres fréquences atteignent les tympans (si d'une intensité en rapport avec celle des infrasons) pour bloquer la résonance: écouter la télévision ou la radio permet par exemple de reprendre un travail cérébral en ambiance ultrasonique. Nous n'entendons pas les infrasons, mais la résonance induite (nombre de micro-centrales hydroélectriques sont source d'infrasons ; pour donner un ordre d'idée, une centrale de 1 500 kW peut être perçue par l'oreille humaine à plus de huit kilomètres, une trois fois plus puissante à une trentaine de kilomètres. Il s'agit dans ces cas de centrales ou l'harmonie génératrice/roue/frappes n'est pas respectée, augmentant ainsi considérablement la génération d'infrasons)[9].

Applications[modifier | modifier le code]

Les infrasons furent utilisés par les Alliés lors de la Première guerre Mondiale, pour localiser l'artillerie ennemie[18]. Aujourd'hui ils sont parfois utilisés pour la détection et l'étude de certains phénomènes sismiques, nucléaires, ou même atmosphériques.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, l, m, n, o, p, q, r et s Chatillon J. (2006), Limites d'exposition aux infrasons et aux ultrasons ; Étude bibliographique ; Note documentaire ref INRS ND 2250 ; publié le en juin 2006 ; consulté le 27 aout 2016
  2. Leonid PIMONOW, « INFRASONS », sur Encyclopædia Universalis [en ligne] (consulté le 21 mars 2015)
  3. MØLLER H & PEDERSEN C.S (2004) Hearing at Low and Infrasonic Frequencies. Noise and Health, 6, 23, pp. 37-57.
  4. http://www.inrs.fr/accueil/produits/mediatheque/doc/publications.html?refINRS=ND%202250 http://www.phonetique.ulaval.ca/lexique/infrason.html
  5. Fréquences Approximatives en référence à la gamme tempérée.
  6. « Sous-grave » est un terme de marketing relatif à la bande du bas des basses fréquences audio, reproduite par les haut-parleurs dits subwoofers.
  7. a et b Vinokur R. (2004) Acoustic Noise as a Non-Lethal Weapon. Sound and Vibration. Octobre 2004. p. 19-23.
  8. Les armes soniques des nazis sont demeurées à un stade expérimental et peu d’informations sont disponibles – on citera notamment le Luftkanone, ou « Canon à air », censé produire des sons insupportables à partir d’explosions d’un mélange air-méthane supposées amplifiées et réverbérées par des nuages jouant un rôle de « miroirs soniques » http://www.article11.info/?Le-son-comme-arme-1-4-aspects#nb4
  9. a et b Fantastiques infra-sons : ils sont capables d'anéantir des villes à 5 km de distance, Renaud de La Taille, Science et Vie no 592, janvier 1967, p. 94-101
  10. a et b PAWLACZYK-LUSZCZYNSKA M. (1998) Occupational Exposure to infrasonic noise in Poland. Journal of Low Frequency Noise, Vibration and Active Control, 17, 2, pp. 71-83.
  11. http://www.article11.info/?Le-son-comme-arme-1-4-aspects
  12. Tiger's attack, RMC Découverte, 8 juillet 2013, 145'
  13. Erreur de référence : Balise <ref> incorrecte ; aucun texte n’a été fourni pour les références nommées tornado_infrasonics.
  14. a et b Tanzarella S (2005) Perception et communication chez les animaux. De Boeck Supérieur ; voir notamment le chapitre 1 "Approche acoustique " page 82
  15. a et b article Infrason du [Dictionnaire de musique en ligne "MUSICMOT"], consulté le 28 aout 2016
  16. IWAHASHI K. AND OCHIAI H. (2001) Infrasound Pressure Meter and Examples of Measuring Data. Journal of Low Frequency Noise, Vibration and Active Control, 20, 1, pp. 15-19.
  17. Émeline Ferard, « Les infrasons de communication des éléphants élucidés », sur Maxisciences.com,‎
  18. (en) John Geirland, « The sound of silence », Wired Article,‎

Annexes[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]