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OBSERVATOIRES DE L'INACCESSIBLE [ Pendant ce temps... ] • Étude No 4

ESKONYE'N [Nous nous reverrons en un autre temps]


Eskonye'n, "Nous nous reverrons en un autre temps" en huron wendat, se compose d'un ensemble de harpes éoliennes qui modulent un flux par un autre pour produire de la musique : le chant du vent dans les cordes est modulé par l'activité électromagnétique ambiante du lieu. Cette activité provient autant de phénomènes naturels (champ magnétique terrestre, vent solaire, rayonnement cosmique) que de l'activité humaine (radio, WiFi, cellulaires). Plusieurs méthodes permettent de la détecter. Nous utiliserons pour ce projet des capteurs dits à "Effet Hall". 


Le champ électromagnétique est constamment animé de mouvements extrêmements rapides, comme des vagues sur un fluide très subtil. Il jaillit des pôles électromagnétiques positifs comme d'une source pour s'engouffrer dans les négatifs comme dans un puits. 


Entre les deux, les lignes de champ oscillent selon la présence ou non de masses métalliques ou de champs externes.


Fig. 1 - Simulation des lignes de champ magnétique à proximité de masses métalliques dans un laboratoire.

 Invisibles, les lignes de champ déterminent la trajectoire des particules chargées dans la région considérée. Elles oscillent à très grande vitesse.

Schéma du dispositif de tension des cordes. Plus le débit de l'eau augmente dans l'arrivée d'eau, plus le niveau monte dans le réservoir supérieur. À vide, le cylindre d'acier inoxydable pèse 150 kg. Les variations du niveau d'eau modifient sa masse de plusieurs kilogrammes, ce qui suffit à provoquer d'importantes variations de la note émise.

Les Harpes à flux rendent compte des variations du champ par une variation de leur chant propre. Ce sont des harpes éoliennes dont la tension des cordes  (et donc la note émise) est modulée par les variations du champ électromagnétique au lieu d'installation. Des capteurs à effet Hall doublés de solénoïdes (bobinages de cuivre) intègrent la valeur du champ sur quelques secondes et en font la moyenne.


Comme toutes les harpes éoliennes, dès qu'il y a du vent, les cordes chantent et leurs voix sont amplifiées par une caisse de résonance. Elles sont tendues par la masse d’un cylindre en acier inoxydable, lui-même immergé dans un cylindre de verre rempli d’eau, de dimensions légèrement supérieures. Le cylindre d’acier est creusé de quelques centimètres en son sommet, et la paroi de cette cavité est percée d’une rangée verticale de petits orifices.


L’eau circule continuellement en circuit fermé, par le biais d’un tube qui se déverse dans la cavité supérieure du cylindre, et d’un drain situé à la base du cylindre de verre. Les données du champ électromagnétique modifient l'ouverture d'une valve qui contrôle l'écoulement et la vitesse de l'eau dans le circuit.


Plus le débit de l'eau est élevé, plus le niveau dans le cylindre en acier monte, et plus le poids de l'ensemble augmente. Un poids plus élevé augmente la tension des cordes qui émettront un timbre plus aigu. Le niveau du champ électromagnétique détermine ainsi directement la note jouée par la Harpe.

Les capteurs  utilsés dans les Harpes à Flux sont dits "à effet Hall". Ils s'appuient sur un phénomène physique découvert par le physicien Edwin Hall en 1879, qui veut que les électrons traversant un élément conducteur plongé dans un champ magnétique soient déviés perpendiculairement à ce même champ; la déviation augmente avec la valeur du champ.


L’image ci-contre montre une caméra scientifique de détection des champs magnétiques utilisant des capteurs à effet Hall. Le champ émis par l'aimant cylindrique est représenté avec une grande précisions sur un graphique mis à jour en temps réel (Image Fraunhofer Institute).