Strioscopie : un fascinant moyen de voir l’invisible

Soyons honnêtes, la densité de l’air n’est pas quelque chose à laquelle on pense tous les jours. Et bien grâce à la strioscopie vous avez maintenant une raison de le faire, car il y a de fortes chances que vous vous souviendrez de cette vidéo.

Lorsque vous ouvrez votre fenêtre ou que vous enclenchez votre sèche-cheveux vous n’observez rien de particulier. Vous sentez bien les mouvements de l’air mais ils sont invisibles à l’œil nu. Il existe cependant une technique permettant de voir les déplacements de l’air : la strioscopie, ou visualisation de flux Schlieren. Découverte par le scientifique allemand August Toefler en 1864, cette méthode a depuis été largement utilisée en aéronautique pour visualiser les flux d’air se déplaçant autour des avions par exemple.

Méthode optique de la strioscopie

Le principe est simple mais ingénieux : avec la chaleur ou le froid, l’air change de densité et modifie son indice de réfraction. En concentrant ces perturbations dans dans un miroir concave, on peut retirer la lumière qui n’a pas été impactée par la scène pour ne garder que les turbulences. Ces dernières se détachent de leur environnement par un effet de contraste, et peuvent maintenant être capturées à l’aide d’une deuxième astuce :

Strioscopie ou visualisation de flux Schlieren à l'aide d'une lame de rasoir
Obliger une caméra à filmer à travers une fente limite la captation de lumière

La petite fente de la lame de rasoir limite l’arrivée de lumière provenant de la scène filmée, et provoque ainsi l’apparition d’ombres dans les mouvements d’air de la scène.

Explication de la vidéo de Brusspup

Pour comprendre ce qui se passe dans cette vidéo vous devez bien avoir à l’esprit que l’air chaud monte (c’est grâce à ce principe que les parapentes peuvent prendre de l’altitude par exemple) et que l’air froid tombe vers le sol. Et c’est précisément ce qui se produit avec l’expérience de l’air sec sous pression (froid) dont le verre est rempli :

Strioscopie ou visualisation de flux Schlieren avec un verre d'air
L’air sec rafraîchit le contenu du verre d’eau, et s’évacue vers le bas

…ou avec le bâtonnet de glace :

Visualisation de l'air d'une glace par Strioscopie ou visualisation de flux Schlieren
Le sorbet rafraîchit et fait « tomber » l’air qui l’entoure

Et à contrario, l’air chaud de la flamme de l’allume-gaz ou même la faible chaleur produite par la friction des mains révèlent des flux d’air ascendants :

flamme qui fait monter l'air chaud en strioscopie
L’air chaud produit par le feu s’élève dans les airs