Le son dans l’espace

Dans la plupart des films de science-fiction, l’espace est avant tout le lieu d’explosions et de tirs de vaisseaux dans un ciel étoilé. L’espace y est d’ailleurs aussi bruyant que sur Terre ! Un espace bruyant est souvent plus concevable et sans doute plus agréable à illustrer. Dans Battlestar Galactica, le son existe mais il est souvent timide ou étouffé, comme pour montrer une différence avec une bataille terrestre. Dans Stargate, Star Trek ou Star Wars, les explosions cataclysmiques et le bruit des tirs sont assumés ! Cela marque parfois profondément l’esthétique du film ou de la série avec des sons facilement reconnaissables.

A l’inverse, dans 2001, l’Odyssée de l’Espace, Firefly ou Gravity, on n’entend aucun bruit dans l’espace. Cela donne une autre dimension dramatique aux scènes d’action car le contraste n’en est que plus flagrant.

Mais… du son dans l’espace, est-ce vraiment possible ?

Une histoire de matière et de support

Le son est une onde, c’est-à-dire une forme d’énergie. Contrairement aux particules de lumière (photons), le son a besoin d’un support pour se déplacer. Sur Terre, ce déplacement s’effectue grâce à notre atmosphère. L’air qui nous entoure propage l’onde sonore, de molécule en molécule, comme une chaîne. Les molécules ne se déplacent pas (elles vibrent seulement) mais l’onde se déplace grâce à elles.
Imaginez que vous lancez un caillou dans l’eau.
– L’eau, représente le support : notre atmosphère.
– Les vagues représentent l’onde qui se propage : c’est-à-dire la vibration qui sera relayée de molécule en molécule à 1224 km/h jusqu’à nos tympans.
Pour être audible, le son a besoin de faire des vagues, or, sans matière il n’y a pas de vagues.

Cet exemple soulève d’ailleurs un point intéressant : le son a besoin d’un support pour se déplacer, certes, mais quel que soit la matière. Ce support peut être l’atmosphère, mais aussi l’eau (pensez au chant des baleines). L’eau étant plus dense que l’air, les ondes se propagent beaucoup plus vite, à la vitesse de 5336 km/h. Et dans l’acier, le son voyage à la vitesse de 20 160 km/h ! Pensez aux indiens d’Amérique qui collaient une oreille sur la voie ferrée.
C’est en fait la matière en général qui permet la propagation des ondes.

Autre exemple, l’explosion des réservoirs d’Apollo XIII est passée plutôt inaperçue pour les astronautes qui étaient tous à l’intérieur. Ils ont entendu un bruit et ressenti une secousse, mais personne ne pouvait se douter de ce qui venait de se passer. C’est seulement en regardant par le hublot qu’ils ont réalisé.
Ce qui veut dire que lorsque Luke tire sur un chasseur TIE, il ne peut pas l’entendre exploser : il n’y a pas de contact direct entre les deux vaisseaux pour transmettre l’onde sonore.

Tout dépend donc de l’intensité et de la densité. Mais même comme cela, nous n’entendons pas le plus violent des bruits, s’il est produit à l’autre bout de notre planète.

Le « vide » spatial

Dans le vide spatial, il n’est plus question d’intensité mais d’abord de transport : des étoiles explosent sans que nous ne les entendions pour autant.
Il n’y a pas de bruit dans l’espace, car l’espace est vide. Mais pas si vide que cela… Il y a de la roche, de la poussière, du gaz, du plasma venant du soleil… L’espace n’est donc pas vide au sens où on l’entend. D’ailleurs, même le vide créé dans les laboratoires n’est jamais absolu.
Mais l’espace est-il « vide d’onde sonore » ?

Pour savoir à quoi m’en tenir, j’ai directement posé la question à Roland LEHOUCQ, astrophysicien au CEA :

Dans une galaxie lointaine, est-il possible que le vide ne soit pas aussi « vide » et qu’il permette à quelqu’un (dans une combinaison spatiale) d’entendre les explosions des chasseurs TIE ?
Concernant la question des ondes sonores dans l’espace il faut savoir qu’il y en a ! Dès qu’il y a de la matière, il y a la possibilité qu’une onde de pression longitudinale (une onde sonore !) se propage. Les différences avec les ondes sonores auxquelles nous sommes habitués sont les suivantes :
– la vitesse du son est beaucoup plus petite que dans l’air : car la température est basse et, pour une longueur d’onde donnée la fréquence associée est beaucoup plus basse que dans l’air habituel.
– l’intensité du son est minuscule : car dans un quasi vide le nombre de particules mises en jeu est très faible.
Bilan : on ne risque pas de les entendre, car ces ondes sonores sont très faibles et très graves.

Dans un film comme SW, on peut imaginer qu’un système de capteurs appropriés reçoivent ces ondes et les transmettent à l’intérieur du vaisseau en les rendant audibles aux oreilles humaines, pour que l’équipage se fasse une idée de l’intensité du combat.
Mais il y a quand même un souci : les vaisseaux se déplacent beaucoup plus vite que le son dans un milieu relativement vide et froid. Ils sont donc toujours supersoniques, ce qui change complètement la perception « sonore » de l’environnement : c’est comme pour nous, lorsqu’on voit passer un avion supersonique sans son bruit, qui le suit derrière.

On pourrait donc capter les ondes sonores (à l’aide d’un appareil) et les entendre dans le cas d’un observateur fixe (l’Etoile Noire). Verrait-on la planète exploser avant d’entendre l’explosion ?
La vitesse du son dans n’importe quel milieu est inférieure à celle de la lumière, on voit donc toujours les choses avant de les entendre. Et capter les ondes sonores qui se propagent dans le milieu interstellaire n’est pas chose aisée : comme je vous le disais les intensités (i.e. les différences de pression) sont minusculissimes et les fréquences extrêmement basses.

Dans le cas d’une galaxie très lointaine, peut-on imaginer un espace assez dense pour transporter l’onde sonore aussi vite que dans l’atmosphère de notre planète ? Un espace très poussiéreux, ou bien composé d’une matière ou de particules permettant le transport de l’onde ?
Aucun endroit de l’espace n’est aussi dense que notre atmosphère : ce que les astrophysiciens nomment « milieu interstellaire » est plus vide que le meilleur vide que l’on sait faire sur Terre… Et le milieu intergalactique est encore moins dense. Rien à espérer de ce côté là donc.

En résumé donc, l’onde sonore se déplace tellement lentement que n’importe quel vaisseau franchira le mur du son et n’entendra rien.

Neil Armstrong parle et notre planète chante

Si l’espace n’est pas suffisamment « chargé » pour transporter une onde sonore, alors comment se fait-il que cette phrase de Neil Armstrong (ci-dessous) soit la plus connue de la conquête spatiale à l’heure actuelle ?

Une onde sonore est mécanique.
Une onde radio est électromagnétique.

Ce qui veut dire que lorsque Neil parle dans son casque, ses ondes sonores sont converties en ondes radios. Ces dernières sont amplifiées par le module lunaire et envoyées à la Terre.
Ce sont ces ondes radios, captées sur Terre, qui sont ensuite « traduites » en ondes sonores. Tout comme les ondes lumineuses, les ondes radios n’ont aucun mal à se déplacer dans l’espace (elles sont toutes deux électromagnétiques, seule la fréquence diffère). Mais on se rend compte de la lenteur de la vitesse de la lumière à l’échelle cosmique. En effet, même si les ondes radios se déplacent également à 300 000 km/s, il faut d’abord qu’elles traversent 384 000 km de vide pour rejoindre la Terre. Une question posée par Houston met donc 1,25 seconde à parvenir jusqu’aux oreilles des astronautes. Même s’ils répondent immédiatement, leur réponse mettra à nouveau 1,25 seconde pour parvenir à la Terre. Houston a donc un décalage d’environ 2,5 secondes (voire 3 secondes) entre sa question et la réponse ! La Lune, malgré sa distance, est juste à côté de chez nous à l’échelle de l’Univers. Alors imaginez le résultat sur des distances comme Terre-Jupiter, Terre-Pluton ou un autre système solaire…

Dans le vide sidéral, on peut aussi capter le bruit de notre planète. On appelle cela le Chorus.
Ce sont des ondes électromagnétiques qui sont émises par le champ magnétique terrestre.
À l’aide de satellites, ces ondes radios très faibles ont été captées puis transmises à la NASA qui les a ensuite converties en ondes sonores. C’est ce résultat que l’on peut entendre ci-dessous.

Il y a de quoi être surpris lorsqu’on écoute ce « Chorus » ! On appelle également ce phénomène « Chœur de l’aube », car il avait d’abord été pris pour un chant d’oiseaux. Le phénomène, connu, n’avait encore jamais été enregistré. Sans les deux satellites EMFISIS, nous n’aurions pas pu profiter de cette bande sonore.
Cette onde électromagnétique se situe entre 300 et 1000 Hz, ce qui la fait entrer dans la catégorie des ondes radio Ultra Basse Fréquence (UBF).
Un chant d’oiseaux ? Un chant d’animaux de la mer ? N’essayez plus de rapprocher ce son de quelque chose que vous connaissez. Vous savez désormais que c’est le chant de notre planète !

Mais alors, comment expliquer le bruit dans l’espace des films de science-fiction ? Cela reste un mystère, bien commode pour les scènes d’action !

On peut tout de même répondre à deux questions :
– Y a t-il du son dans l’espace ? Oui, sans aucun doute.
– Peut-on l’entendre ? Non, il est inaudible pour nous.

Il reste donc une solution pour expliquer les bruits spatiaux de Star Wars et Star Trek : la narration. La prochaine fois que vous entendrez une explosion, vous pourrez partir du principe qu’elle illustre le type de bruit qui serait audible si on pouvait l’entendre… tout simplement !

Sources et infos :

Sites officiels :

NASA (à propos du Chorus)

Films concernés :

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et beaucoup d’autres…