Mystère thermo-acoustique
Les premiers sons dues à la thermoacoustique sont sans doute les sifflements violents que produisent parfois les tubes des souffleurs de verre et ce depuis des siècles . L’un des colosses de Memnon en Egypte aurait aussi produit ce phénomène dans l’antiquité, par simple effet thermique du au soleil.
Au dix-neuvième siècle des observations de lampistes et des expérimentations faites dans de tout autres buts ont permis de découvrir de curieux phénomènes : les chants thermiques dus à la chaleur dans des tubes. Hormis quelques savants qui ont émis des théories (Lord Rayleigh) personne n’a su comprendre ce qui se produisait. Provoqués par le feu , on les baptisa chants de pyrophones.
Historiquemment les divers démonstrations de sons dus à la chaleur (tube de Rijke, tube de Sondhauss) furent oubliées jusqu’au milieu du vingtième siècle lorsque de sinistres bombes volantes jaillirent des côtes françaises pour bombarder Londres, les « V1 ». Ceux-ci avaient une terrible caractéristique de construction qui les faisait rugir dans le ciel de manière terrifiante… défaut qui passionna plus tard les scientifiques.
La science Thermoacoustique s’est développée aux U.S.A. . Depuis, de nombreux laboratoires se sont penchés pour comprendre, maîtriser et exploiter ces phénomènes. Les bénéficiaires de ces recherches ont été jusque-là les stations spatiales avec la thermo-réfrigération, les tuyaux des échangeurs de centrales nucléaires et les tubulures de réacteurs ou de fusées. Il en découle aussi des projets et essais de curieux moteurs « Stirling », sans carburant et, entre autres exemples, nos futurs réfrigérateurs fonctionneront peut-être bientôt sans moteur mais avec un haut-parleur !
Sons et musique thermo-acoustique
Musicalement la production de sons due à de la chaleur dans des tubes,« l’instabilité thermo-acoustique » inspira en 1873 la réalisation d’un orgue à flamme, orgue à gaz de coke ou pyrophone en 1873 réalisé par F.Kastner, puis il faut attendre les années 1960-70 pour voir apparaître des orgues à flamme développés par divers artistes, comme aux Etats-Unis (Trimpin) ou en France (M.Moglia) . Les caractéristiques des sons de nature thermoacoustique des pyrophones sont souvent dominées par le son des flammes de gaz et sont musicalement à grandes variations de fréquence dues aux variations de chaleur dans les tubes.
Des prototypes de laboratoire (D. Dutreix) ou des installations artistiques utilisant de l’hydrogène (A. Oldörp) produisent cependant des sons plus stabilisés. Des tubes expérimentaux, électriques ou avec des paraboles solaires, en général de petite taille, ont été expérimentés dans divers universités américaines (S.Garret à Los Alamos et Pennsylvania University, M.R. Duffey à The George Washington University) et aussi en Russie.
C’est donc la direction que j’ai prise, abandonnant les pyrophones, sauf pour les interventions de rue sans installation électrique.
- M.R. Duffey, “The Memnon Competition As In- terdisciplinary Design Curriculum,” Proceedings of the International Solar Energy Society Solar World Congress, Orlando, FL, 6–12 August 2005.
- S.L. Garrett and S. Backhaus, “The Power of Sound,” American Scientist 88, No. 6, 516–526 (2000).
- S.L. Garrett and students, “Acoustic Laser Kit Instructions,” Graduate Program in Acoustics, Penn- sylvania State Univ., (2001) <w w w.acs.psu.edu/ thermoacoustics/refrigeration/laserdemo.htm>.