Une voix bizarre
Pourquoi a-t-on une voix aigüe quand on inhale de l'hélium ? Est-ce dangereux ?
Si vous voulez essayer l'inhalation d'hélium, faites attention : même s'il s'agit d'un gaz inerte donc inoffensif, une inhalation en grande quantité, en une seule fois, produit une légère asphyxie, conduisant à une courte mais dangereuse perte de conscience. On dénombre également certains cas d'embolies cérébrales ou de sérieux problèmes pulmonaires chez les personnes ayant inhalé de l'hélium sous pression – dans une bonbonne.
Si je vous demande ce qu'est l'hélium, vous me répondrez peut-être que c'est un gaz rare, qu'il possède 4 nucléons et 2 protons. Vous n'avez pas tort. Et si je vous demande à quoi il sert, les enfants répondront qu'« on peut gonfler les ballons pour qu'ils s'envolent dans le ciel » tandis que les joyeux lurons diront que « lorsqu'on le respire il donne un voix aigüe !! Et c'est très drôle… »
Mais pourquoi l'hélium donne-t-il cette voix si bizarre que l'on croirait s'appeler Mickey ?
La réponse est simple. Le son se propage plus vite dans l'hélium que dans l'air car les atomes d'hélium sont bien plus légers que les molécules d'azote et d'oxygène(1) ; donc que l'air.
Le son de la voix est dû à la formation d'une onde dans une cavité de la gorge remplie d'air. La fréquence de cette onde (qui caractérise si le son est grave ou aigu) multipliée par sa longueur d'onde est égale à la vitesse de propagation du son(2). La longueur d'onde étant fixée par la forme de la gorge, de la bouche et du nez, si la vitesse de propagation augmente, la fréquence fera de même : c'est pourquoi l'hélium donne une voix si aigüe. Une fois que le son quitte la bouche, sa longueur d'onde n'est plus modifiée : l'auditeur entendra donc la fréquence correspondant à l'hélium et non à celle de l'air.
À titre d'anecdote, il existe un air d'opéra, celui du chant du cheval blanc de David Belford, pour lequel la soprano est censée respirer de l'hélium afin d'atteindre la note finale extrêmement élevée.