D'où vient le son que l'on entend à l'intérieur d'un coquillage ? La réponse va vous surprendre !
C'est une expérience inoubliable que d'entendre le murmure de la mer en portant à l'oreille un beau coquillage trouvé sur la plage. Il est sans aucun doute fascinant et énigmatique... jusqu'à ce que l'on découvre la base physique qui l'explique.
Mes souvenirs me ramènent à une petite fille curieuse, âgée d'un peu plus de trois ans, qui essayait de mettre ses petits doigts dans ce coquillage à l'intérieur lisse et brillant, pour essayer de découvrir qui chantait à l'intérieur.
Pour répondre à l'énigme du « son de la mer dans le coquillage », commençons par décrire la famille des gastéropodes. Ce sont des mollusques dotés d'un exosquelette, d'une zone céphalique (tête) et d'une zone musculaire ventrale. Ils peuvent avoir des habitats terrestres ou marins.
Les gastéropodes comprennent des espèces populaires telles que celles appartenant à la famille des Strombidés, qui portent le nom commun d'escargots de mer ou de coquillages.
La coquille dure et rigide est appelée conque. Elle a une forme de spirale, est faite de carbonate de calcium, peut être de couleur vive et c'est elle que nous associons au phénomène sonore que nous allons décrire.
Le murmure provient de l'environnement
Nos oreilles captent un grand nombre d'ondes sonores qui proviennent non seulement de l'extérieur, mais aussi de l'intérieur de notre corps. Le cerveau est capable d'« interpréter » comme un son les signaux électriques qui convertissent les vibrations qui se propagent dans l'air et atteignent le tympan.
Ce que nous appelons le « bruit blanc » - c'est-à-dire le mélange de tous les sons de l'environnement - rebondit à l'intérieur de la coquille (où il y a de l'air) et produit des ondes de résonance qui se heurtent continuellement aux parois intérieures. Certaines de ces ondes sont « réduites au silence » ou annulées, tandis que d'autres sont amplifiées, en fonction de la forme et de la taille de la zone qu'elles touchent. Ce sont ces ondes qui quittent le coquillage et pénètrent dans nos oreilles, et c'est ce que notre cerveau interprète comme le son des vagues de la mer.
La physique de la résonance en quelques mots
En physique, la résonance est décrite comme l'augmentation de l'amplitude d'une onde qui se produit lorsque la fréquence d'une force appliquée périodiquement est égale à la fréquence du système sur lequel elle agit.
À la fin du XIXe siècle, le physicien allemand Hermann Helmholtz a présenté sa théorie connue sous le nom de « battement du vent » ou résonance de Helmholtz, qui décrit l'effet de l'air résonnant à l'intérieur d'une cavité.
Sur la base du principe conceptualisé par le scientifique allemand, voyons ce qu'est un résonateur de Helmholtz, l'appareil capable de sélectionner des fréquences spécifiques d'un son complexe et de les amplifier.
Résonateur de Helmholtz
Il s'agit d'un récipient en matériau rigide, de forme presque sphérique, avec un col composé d'un trou en haut et d'une ouverture plus grande de l'autre côté.
Lorsque l'ouverture du manche du résonateur est placée dans l'oreille, la plupart des sons présents dans l'air ambiant sont étouffés et d'autres sont amplifiés.
La coquille des gastéropodes fonctionne comme un résonateur de Helmholtz. Le mystère de la mer à l'intérieur de la coquille est alors révélé.