En Argentine, une guitare géante au cœur de la Pampa

Le quiz du mois de septembre : la guitare géante vu par le satellite Pléiades en 2016.
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C’est Marie-Pierre qui a trouvé la bonne réponse en premier. Bravo !

Fanny, Cycy et, après la publication de l’indice, ont également identifié l’image du quiz du mois de septembre.

Nous sommes en Argentine, au cœur de la pampa (la « plaine »), un paysage composé de prairies, savanes et brousses, presque dépourvu d’arbres, une zone de près de 750000 km2 couvrant les provinces argentines de Buenos Aires, La Pampa, Santa Fe, Córdoba, l'Uruguay et le Rio Grande do Sul au Brésil.

Très précisément, la guitare est située au sud de la province de Córdoba, à environ 270 km au sud de la capitale régionale Córdoba, la deuxième ville du pays après Buenos-Aires. Rio Cuarto est à environ 90 km au nord-nord-ouest et Laboulaye à 63 km au sud-est. C’est une région agricole très fertile qui produit par exemple presque la totalité des cacahuètes récoltées en Argentine, le premier exportateur mondial. La région produit également du soja et du maïs.

Sur Google Earth ou Google maps, vous trouverez cette alignement d’arbres qui reproduit fidèlement la forme d’une guitare à 33,87° de latitude sud et 63,99° de longitude ouest. C’est vraiment la limite avec trois autres provinces : la région de Pampa, celle de San-Luis et celle de Buenos Aires.

Cet aménagement surprenant mesure plus d’un kilomètre longueur et est constitué de presque 7000 arbres, surtout des cyprès et des eucalyptus. C’est un des exemples les plus spectaculaires de land-art, la technique consistant à composer des formes dans un environnement naturel.

Un extrait en haute résolution de l’image Pléiades du ranch en forme de guitare.
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Hommage visible depuis le ciel

Pedro Martin Ureta a aménagé son ranch ainsi pour rendre hommage à son épouse Graciela Yrairoz. Elle était passionnée de guitare et ce sont le relief et les formes géométriques vues d’avion qui lui ont donné l’idée de faire quelque chose de très spectaculaire…

Elle est décédée en 1977 à l’âge de 25 ans d’une rupture d’anévrisme. Pour lui rendre hommage, son époux a décidé de transformer son rêve en réalité…

Histoire d'amour

Quelques années après sa disparition, Pedro Martin Ureta et ses enfants se sont finalement lancés dans le projet titanesque de réaménagement de la ferme familiale. Les proportions sont respectées et le choix des essences permet de jouer également sur les couleurs. J’ignore quel modèle l’a inspiré mais ce n’est pas une Gibson SG.

Le son et la lumière : Angus Young et Thomas Young

Cette image étonnante d’un instrument de musique donne invite à se poser quelques questions sur le son et à la lumière. Quelles sont les similitudes et les différences entre ces deux phénomènes physiques ?

Vous trouverez beaucoup de sites pédagogiques abordant ces questions. Je m’inspire ici d’un texte de Bernard Valeur et Alexandre Garcia qui m’a paru très clair. Je l’ai trouvé sur le site de l’ESPCI (Ecole Supérieure de Physique et de Chimie Industrielle) et je vous recommande sa lecture. Il y en a d’autres que je liste à la fin de cet article.

Des ondes, des vibrations ?

Dès l’antiquité, on comprend la nature vibratoire du son. Mais il faut attendre la fin du 17^ème siècle et Huygens pour qu’une l’hypothèse similaire soit proposée pour la lumière. Elle n’est pas admise facilement… C’est seulement au 19^ème siècle que Thomas Young, Augustin Fresnel et James Clerk Maxwell démontrent le caractère ondulatoire de la lumière.

A l’époque, on a du mal à admettre qu’une onde puisse se propager dans le vide… Pour retomber en terrain connu, on admet l’existence de l’éther, un milieu porteur invisible.

C’est Albert Einstein qui montrera que la lumière, un sous-ensemble des ondes électromagnétiques, se propage dans le vide.

Dans l’espace, personne ne vous entend crier…

Bizarrement, dans le premier volet de la saga Alien, le monstre auquel est confrontée Sigourney Weaver reste longtemps invisible mais il fait du bruit. Le sous-titre de l’affiche du film réalisé par Ridley Scott est plus conforme aux lois de la physique. Dommage pour les fans des effets sonores dans Star Wars…

Finalement, c’est là que réside la différence principale entre les ondes acoustiques et les ondes lumineuses : les ondes acoustiques sont des vibrations mécaniques qui nécessitent un support pour se propager. Les ondes lumineuses et plus généralement les ondes électromagnétiques (rayons X, ondes radio, rayons Gamma, etc.) se propagent dans le vide.

Eclair et tonnerre : combien de secondes ?

Une autre différence majeure est la vitesse de propagation : le son se propage dans l’air à environ 340 mètres par seconde dans les conditions normales.  

Vous vous souvenez des westerns où les indiens collent leur oreilles sur le rail de chemin de fer ? La vitesse du son varie beaucoup selon le milieu et sa température, par exemple 1480 m/s dans l’eau, 5300 m/s dans le verre et jusqu’à 5900 m/s dans l’acier. Cela explique aussi quelques curiosités de fonctionnement des sonars et de la propagation des ondes acoustiques sous la mer, avec la fameuse thermocline utilisée par le commandant d’octobre rouge pour échapper à ses chasseurs : la propagation d’une onde acoustique dépend de la compressibilité (c'est-à-dire l’aptitude à reprendre la forme originale après déformation) et la masse volumique du milieu, caractéristiques qui varient elles-mêmes avec la température et la pression.

A la vitesse de l’éclair

Dans l’air et dans le vide, la lumière va presque un million de fois plus vite que le son.

Il n’est donc pas étonnant de voir un éclair parfois plusieurs secondes avant d’entendre le bruit du tonnerre.

La vitesse de propagation de la lumière dans le vide est de 299 792 458 m/s. C’est une constante physique notée c (pour célérité). Cela fait à peu près un milliard de kilomètres par heure (on ne va pas chipoter pour 80 millions de km/h !)

Si vous voulez vous souvenir de la valeur exacte, retenez la phrase « La constante lumineuse restera désormais là, dans votre cervelle... » (vous avez trouvé le truc ?)

Voir loin, c’est du passé…

La lumière met ainsi environ 8 minutes pour parcourir le trajet soleil-terre : cela nous laissera quelques minutes de répit le jour où le soleil s’éteindra…

La vitesse de la lumière varie aussi avec le milieu : 225000 km/s dans l’eau, 195000 km/s dans le verre.

Si vous devez ne retenir qu’une formule…

Elle est unique et pourtant c’est une formule Lambda… Très simple : une multiplication ou une division selon qu’on parle de fréquence ou de période.

Lambda = c.T = c/f : la relation simple entre longueur d’onde et fréquence ou période d’une onde.
Image de fond : AC-DC en concert au stade de France en juin 2010. Crédit image : Gédéon

La période, notée T et mesurée en secondes, est l’intervalle de temps séparant deux états vibratoires identiques et successifs d’un point du milieu dans lequel l’onde se propage.

La fréquence, mesurée en Hertz (ou s^-1) est le nombre de périodes par unité de temps (f=1/T).

La longueur d’onde, mesure en mètres) est la distance parcourue par l’onde pendant une période.

Cette équation apparemment simple a beaucoup d’applications, par exemple quand on s’intéresse aux interférences, qu’il s’agisse d’interférométrie radar, de haut-parleurs directionnels, d’antennes linéaires de sonars ou de réseaux en astrométrie…

Let there be light, sound…

Cette formule met également en évidence une autre différence entre les sons audibles et la lumière visibles : les ordres de grandeurs des longueurs d’onde et des fréquences. Angus Young et ses camarades, malgré leur grand âge, continuent à produire les deux de manière abondante…

Dans l’air, les longueurs d’ondes des sons audibles (sauf pour le malheureux Brian Johnson) varient entre 1,7 cm (pour les fréquences les plus élevées) à 17 m (pour les plus basses). Accessoirement, si vous aimez les « bons gros sons », achetez-vous de vraies enceintes : pour cuisiner de bonnes basses, il faut une grosse marmite… Cela explique aussi pourquoi les systèmes « home cinema » ne sont équipés que d’un caisson de basses : ces hauts parleurs sont peu directionnels et l’effet stéréo est faible. C'est un peu pareil pour les miroirs des télescopes des satellites à haute résolution.

Les longueurs d’onde de la lumière visible (celle que l’œil humain peut voir) varient approximativement entre 0,4 et 0,7 µm. En dessous, c’est le domaine de l’ultraviolet, des rayons X et des rayons Gamma. Au-dessus, c’est l’infrarouge puis les micro-ondes (quelques cm de longueur d’onde pour les fréquences utilisées sur les satellites radar et les ondes radio (hertziennes).

Des extrêmes qui se rejoignent ?

A l’extérieur du spectre visible et audible, on peut retrouver des longueurs d’onde proches : certains ultrasons ont des longueurs d’onde similaires à la lumière visible ou infrarouge mais il s’agit de phénomènes vibratoires totalement différents (pensez à leur vitesse ou au milieu de propagation).

Dans un prochain article, je reviendrai sur les gammes de fréquences et de longueurs d’onde et la terminologie employée en observation de la Terre et en télédétection. C’est une autre histoire…

Bruit blanc, lumière blanche : un large spectre

En dépit des différences entre le son et la lumière, il est frappant de constater que de nombreux phénomènes physiques mettent en évidence les caractéristiques communes des phénomènes ondulatoires (la réflexion, la réfraction, la diffraction et les interférences) et les applications pratiques (sonar ou lidar, échographie, mesures par effets Doppler, taille des miroirs de télescopes et des membranes de haut-parleurs, etc.).

En savoir plus :

• Le quiz image du mois de septembre et l'indice.
• Les autres quiz du blog Un autre regard sur la Terre.
• Les autres articles dans les catégories Satellites insolites et Au nom de la loi.
• Sur le site de l'ESPCI, "Sons et lumière: d’intimes relations", de Bernard Valeur et Alexandre Garcia (Conservatoire National des Arts et Métiers)
• Un cours de physique-chimie de seconde : "Les ondes sonores et les ondes électromagnétiques".
• Le site Cochlea avec une description des principaux paramètres caractérisant un son.