Vous avez peut-être remarqué que vous pouvez mieux entendre un son s’il vient du vent arrière plutôt que du vent. Nous supposons que c’est parce que le vent pousse le bruit. Malheureusement pour nos intuitions, on peut facilement montrer que cette force est trop petite pour rendre compte de l’effet observé.
La vitesse du son dans l’air est d’environ 760 miles par heure (1,223 km/h). Si un vent typique souffle à 30 mph, cela ne représente que 4% de la vitesse du son, ce qui signifie que le vent ne peut que raccourcir ou augmenter la distance qu’un son donné doit parcourir de cette quantité. La différence serait trop subtile pour être détectée par l’oreille humaine, donc évidemment cela ne permet pas de découvrir la source du phénomène.
La solution réelle est attachée à une propriété des physiciens appelée viscosité. En raison de la viscosité, la vitesse du vent près du sol est en fait plus lente que la vitesse à des altitudes plus élevées. Les collisions entre les molécules d’air et le sol donnent lieu à des effets de turbulence qui empêchent la transmission des ondes le long de ce niveau d’air aussi rapidement.
Si l’air a une température uniforme, le changement de viscosité avec l’altitude provoque l’accélération d’une onde sonore le long des couches supérieures de l’air. Cela fait basculer l’onde vers le bas, ce qui la rend plus audible pour un auditeur humain. Ce phénomène de redirection est appelé réfraction. Lorsque la vague se déplace contre le vent, elle est réfractée dans la direction opposée – vers le haut. En fait, si vous planiez au-dessus du sol dans une zone en amont de la source, vous entendriez le son assez clairement, à cause de la réflexion des vagues dans votre direction.
Dans une zone à température uniforme et sans vent, les ondes sonores se déplacent toujours vers l’extérieur à des vitesses égales à partir de la source. Comme nous l’avons vu, ce n’est pas toujours le cas.