Echo

En acoustique, on appelle écho la répétition d'un son; on peut distinguer le cas où l'endroit où le son est produit (appelé quelquefois centre phonique) diffère de celui où l'écho est observé. L'écho est dû à la réflexion des ondes qui constituent le son. Pour qu'il y ait écho, il faut que l'effet produit par les ondes réfléchies ne se confonde pas ou ne fasse pas suite au son produit par les ondes directes.

Désignons par d la distance en mètres du centre phonique à l'observateur et par D la longueur de la route suivie par les ondes qui arrivent à l'observateur en se réfléchissant : d/337 et D/337 seront, en secondes, les temps nécessaires pour que 
le son direct et le son réfléchi arrivent à l'observateur, 337 m par seconde étant la vitesse du son, et le temps écoulé entre le moment où le premier son frappera l'oreille et le moment ou, l'écho commencera à se produire sera :

Si le bruit produit dure moins que cette quantité, il aura fini d'être entendu avant que l'écho n'ait commencé, et,par suite, l'écho sera distinct du bruit. Si le contraire arrivait, le bruit et l'écho empiéteraient l'un sur l'autre, et l'on n'aurait plus à proprement parler un écho, mais une résonance. C'est ce que l'on observe fréquemment dans les pièces vides. On peut prononcer environ quatre syllabes par seconde. Si

c.-à-d. si D - d est d'environ 84 m, une syllabe prononcée au centre phonique pourra donner un écho; en particulier, si c'est la personne qui est au centre phonique qui observe l'écho et si elle se trouve à 42 m de l'obstacle réfléchissant qui produit l'écho, elle pourra faire répéter à l'écho une seule syllabe, car, si elle en disait deux, au moment où elle prononcerait la seconde, l'écho lui renverrait la première, et les deux sons se confondraient. 

Si la distance considérée est de n X 42 m, l'écho pourra répéter sans confusion n syllabes; on dit alors qu'il est polysyllabique. Il existe des échos multiples dus à la présence de plusieurs obstacles, au moins deux, qui réfléchissent successivement les ondes sonores. On signale aussi l'existence d'échos qui modifiaient la hauteur du son. Cela est théoriquement possible, mais ce fait doit rarement se présenter il faut pour cela qu'il se produise des interférences entre l'onde directe et l'onde réflective, interférences qui peuvent, en détruisant le son principal du bruit produit, laisser entendra les sous primitivement dominés par le son principal; l'obstacle, en produisant l'écho, peut aussi se comporter comme résonateur en ne renvoyant qu'un ou quelques-uns seulement des sous primitivement contenus dans le bruit envoyé à l'écho. 

Échos célèbres.
Nous ne citerons ici que les échos les plus remarquables : Monge a observé un écho signalé autrefois par le P. Kircher (an château de Simonetta, en Italie), qui répète quarante à cinquante fois le bruit d'un pistolet; ce sont deux ailes de bâtiment qui produisent cet écho. L'astronome Gassendi parle d'un écho qui répète huit fois un vers de l'Enéide. Ces deux échos sont remarquables à la fois comme polysyllabiques et comme échos multiples. Beaucoup d'autres répètent quinze ou vingt fois un mot d'une ou deux syllabes (près de Coblence, au bord du Rhin; parc de Woodslock, près d'Oxford, etc.). Comme écho produisant des variations de hauteur, on ne peut citer que l'écho situé en Écosse, sur un lac entouré de coteaux boisés, près du château de Rosneath, qui, d'après Guillemin, répète plusieurs fois l'air d'une trompette successivement sur des tons de plus en plus bas. (A. Joannis).

Echos lumineux.
Les astronomes connaissent une autre sorte d'écho, dont l'origine est analogue à celle de l'écho acoustique, mais qui implique cette fois la lumière, et dont l'explication est loin d'être triviale. Le premier de ce type à avoir été observé est l'écho autour de Nova Persei (Persée), en 1901, dont l'interprétation correcte, donnée par P. Couderc, date seulement de 1939. On en connaît depuis quelques autres exemples en relation avec des montées en luminosité d'étoiles variables de types divers, principalement autour de Miras (Géantes rouges, Mira Ceti dans la Baleine), novae, de supernovae et même peut-être de céphéides de galaxies voisines. Les cas les plus connus sont les échos autour de SN1987A, dans le Grand Nuage de Magellan et de SN1993J , dans M 81. Le plus spectaculaire à ce jour restant cependant celui qui a suivi en 2002 l'énigmatique éruption de V 838 Monocerotis dans la constellation de la Licorne, et qui était le premier écho lumineux avéré observé dans la Voie Lactée depuis 1936. 
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L'écho résultant de la supernova SN1993J, dans M 81 (Grande Ourse). 
(Source : Ben Sugerman et Arlin Crotis, astro-ph/0207497).

Un autre écho, inédit par le domaine du spectre qu'il impliquait, peut être ajouté à cette liste. Il a été causé par l'arrivé du rayonnement de haute énergie émis par lors sursaut gamma GRB 031203, lorsqu'après un très long trajet à travers l'espace intergalactique, cette bouffée de photons a atteint  des concentrations de poussières appartenant à  notre Galaxie s'interposant sur la ligne de visée. L'image ci-dessous montre la progression de cet écho (à une vitesse mille fois supérieure à celle de la lumière), sous la forme de de deux anneaux brillants dans le domaine X autour d'un point de la sphère céleste où a été observé, grâce au satellite Integral, le 3 décembre 2003 ledit sursaut gamma. L'un de ces anneaux provient de la réverbération du rayonnement électromagnétique sur des poussières situées à 2900 années-lumière (peut-être en relation avec la matière dispersée au sein la nébuleuse de Gum (Voiles)), l'autre se situe 4500 années-lumière plus loin. 
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Propagation d'un écho X, suivie par les instruments du satellite XMM-Newton. Crédit : ESA et Simon Vaughan (Université de Leicester).