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Pour le solstice d'hiver, les foules se rassemblent généralement à Stonehenge pour regarder le soleil se coucher entre les montants du plus haut trilithon. Cette pratique existe depuis que nos ancêtres ont érigé les pierres de sarsen vers 2500 av. Mais Stonehenge ne se résume pas à l'observation de l'alignement des pierres sur le lever et le coucher du soleil au solstice. Lorsque les gens se rassemblent pour des rituels, ils parlent et font de la musique, des sons qui sont amplifiés et modifiés par les reflets des pierres. Pour bien comprendre Stonehenge, les visiteurs doivent regarder au-delà de son apparence, y compris les artefacts archéologiques déterrés sur le site, pour quantifier comment l'acoustique du monument a modifié ses sons et comment la géométrie préhistorique des pierres a pu influencer ce qui s'y passait.
Le lever et le coucher du soleil au solstice peuvent encore être vécus sur le site. Bien qu'il soit possible de se faire une idée de l'échelle et d'être impressionné par la stupéfiante prouesse de la construction, l'écoute de la structure actuelle donne une impression trompeuse de ce que nos ancêtres entendaient à la fin de la période néolithique et au début de l'âge du bronze. On pense aujourd'hui que vers 2200 avant J.-C., le monument comptait 157 pierres. C'est à peu près le double du nombre de pierres et de fragments qui restent sur la ruine moderne, et beaucoup d'entre eux sont aujourd'hui déplacés ou tombés.
J'ai commencé à m'intéresser aux sites anciens tels que Stonehenge lorsque j'ai écrit sur les sons du passé pour mon livre Sonic Wonderland, paru en 2014. En faisant des recherches sur le sujet, j'ai réalisé que personne n'avait étudié les cercles de pierres préhistoriques à l'aide de maquettes acoustiques. Cette prise de conscience m'a incité à construire un tel modèle à l'échelle 1:12, comme on peut le voir sur la photo. Avec mes collaborateurs, l'acousticien Bruno Fazenda (Université de Salford) et l'archéologue Susan Greaney (English Heritage), nous voulions répondre à deux questions : comment le son est-il modifié par les pierres ? et qu'est-ce que cela révèle sur l'endroit où les rituels ont pu se dérouler dans la structure ?
Réalisation de la maquette
La construction d'un modèle réduit est un défi majeur, mais la méthode permet une simulation plus précise de la diffraction que les modèles informatiques actuels. Pour les grands espaces, les techniques de modélisation informatique sont généralement basées sur le traçage des rayons. Elles ne sont physiquement précises que pour les hautes fréquences, pour lesquelles la longueur d'onde est plus petite que les dimensions des surfaces réfléchissantes. La gamme de fréquences pertinente pour la parole et la musique s'étend de 100 Hz (longueur d'onde de 3,4 m) à 5000 Hz (longueur d'onde de 7 cm). La pierre la plus étroite ayant une largeur de 40 cm et la plus haute une hauteur de 6,3 m, les modèles géométriques sur ordinateur sont problématiques pour une grande partie de cette bande de fréquences. Il est possible de résoudre l'équation des ondes pour modéliser la diffraction et obtenir des résultats plus précis que les méthodes de traçage de rayons, mais les calculs prendraient trop de temps.
La modélisation acoustique est utilisée en acoustique architecturale depuis les années 1930. Aujourd'hui encore, les consultants en acoustique réalisent des modèles physiques lorsqu'ils conçoivent les auditoriums les plus prestigieux. La technique est séduisante car elle permet de rendre compte des effets d'ondes, tels que les interférences et les réflexions complexes sur les pierres. Mais pour que l'approche fonctionne, il est nécessaire d'utiliser une longueur d'onde plus petite. Dans notre modèle de Stonehenge à l'échelle 1:12, nous avons utilisé des ondes sonores à 12 fois leur fréquence normale, car cela permet de préserver la taille relative de la longueur d'onde du son et les dimensions de la pierre.
Les gens s'interrogent souvent sur les matériaux utilisés dans notre maquette. Pourquoi les pierres ne sont-elles pas posées sur de l'herbe, par exemple ?
Nous devions faire correspondre les propriétés de réflexion des matériaux et tenir compte du fait que les mesures sont effectuées à des fréquences ultrasoniques. Si le modèle avait été posé sur de l'herbe, l'absorption du sol aurait été beaucoup trop élevée. (Le coefficient d'absorption du sol à 12 000 Hz dans le modèle doit correspondre à celui du site réel à 1000 Hz). Nous avons constaté que les panneaux de fibres de densité moyenne fournissent une approximation proche à 12 000 Hz.
Cette maquette acoustique de Stonehenge se trouve dans une chambre semi-anéchoïque à l'université de Salford, au Royaume-Uni. D'une largeur de 2,5 m, la maquette reproduit le monument vers 2200 avant J.-C., lorsqu'il comptait 157 pierres. La ruine d'aujourd'hui contient environ la moitié de ce nombre. La lumière est celle du lever du soleil pour le solstice d'été. Des cales en mousse sur les murs de la chambre imitent l'absorption du son dans la campagne ouverte qui entoure le site réel.
Le même raisonnement explique pourquoi il n'est pas nécessaire que les pierres soient en pierre. Certaines des pierres modèles étaient des creux en plastique imprimés en trois dimensions, remplis de béton pour les rendre suffisamment lourds pour réfléchir efficacement le son. D'autres ont été moulées à l'aide d'un mélange de plâtre et de polymère. Toutes ont été scellées avec une peinture automobile cellulosique en aérosol pour empêcher les sons de pénétrer dans les pores de la surface. Cette approche est plus qu'une simple commodité. Le temps nécessaire à l'impression 3D des 157 pierres a été estimé à neuf mois.
Nous avons dû créer avec précision les caractéristiques du modèle - la taille, la forme et l'emplacement des pierres - car le son provenant de la henge perd principalement de l'énergie entre les pierres extérieures et dans le ciel. Nous nous sommes appuyés sur les dernières données archéologiques concernant la disposition des pierres. Historic England, un organisme public qui contribue à la protection de l'environnement historique du pays, a fourni un modèle informatique montrant la géométrie de la reconstruction telle que Stonehenge apparaissait en 2200 avant J.-C., une époque où son utilisation a probablement atteint son apogée. Ce sont les points de départ de notre modèle physique.
Flûtes, cors et tambours
Il n'est pas facile de faire fonctionner un équipement d'enregistrement à des fréquences à large bande dans la région des ultrasons. En l'absence d'une source omnidirectionnelle compacte, nous avons disposé quatre haut-parleurs d'aigus - chacun orienté vers l'extérieur sur un carré - à l'intérieur de la maquette. Les haut-parleurs émettent des fréquences allant jusqu'à 70 000 Hz que nous avons pu enregistrer. Pour caractériser l'espace, nous avons utilisé un seul microphone et l'avons déplacé progressivement sur 24 positions à l'intérieur de la henge et juste à l'extérieur de ses limites. À chaque position, nous avons mesuré les impulsions brèves et nettes émises par le haut-parleur à d'autres endroits de la maquette.
Ces enregistrements capturaient le son directement de la source au microphone, suivi des milliers de réflexions provenant des pierres. À partir des réponses aux impulsions, nous avons calculé une série de paramètres liés à la perception humaine. Le premier est le temps de réverbération, c'est-à-dire le temps qu'il faut au son pour diminuer de 60 dB après l'arrêt de la source. Dans notre modèle réduit de Stonehenge, le temps de réverbération moyen des fréquences moyennes était de 0,64 ± 0,03 seconde. Un grand cinéma présente des temps de décroissance similaires.
Pour un espace sans toit et avec des espaces entre les pierres pour que le son s'échappe, c'est un temps de réverbération remarquablement long. La réverbération se produit parce que le son qui se propage horizontalement se reflète de façon répétée entre les nombreuses pierres. Bien que le temps de réverbération soit nettement inférieur à celui recommandé pour l'écoute de la musique actuelle, même une petite quantité de réverbération améliore la perception de la musique, quel que soit le genre. En effet, les ingénieurs du son décrivent la réverbération comme du "ketchup auditif", car elle améliore tout ce à quoi elle est ajoutée.
Il est impossible de savoir quels sons nos ancêtres produisaient à Stonehenge, mais des instruments de musique existaient certainement à l'époque de sa construction. Les archéologues ont des preuves de l'existence de flûtes en os, de tuyaux en bois, de cornes d'animaux et de tambours provenant de la Grande-Bretagne et de l'Europe néolithiques. Le chant, quant à lui, était certainement très répandu à l'époque, bien qu'il n'ait laissé aucune trace archéologique.
Un autre paramètre clé que nous avons analysé est l'amplification fournie par les réflexions des pierres. Sur l'ensemble des positions de mesure, elles ont amplifié les sons de la parole de 4,3 dB en moyenne. La plus petite différence de niveau que nous puissions entendre est d'environ 1 dB, alors qu'une augmentation de 10 dB est perçue comme un doublement de l'intensité sonore.
L'amplification à Stonehenge aurait donc facilité la communication et aurait été particulièrement utile si l'orateur faisait face à l'auditoire.
De plus, l'amélioration acoustique de l'amplification et de la réverbération ne se produisait que lorsque les orateurs, les musiciens et les auditeurs se trouvaient à l'intérieur du cercle de pierre.
Les sons qu'ils créaient étaient destinés à d'autres personnes à l'intérieur de la structure plutôt qu'à un public plus nombreux à l'extérieur, dont la vue de l'intérieur aurait été obscurcie. Il a fallu un grand nombre de personnes pour transporter les pierres et construire le monument, mais apparemment seul un petit nombre de personnes - peut-être moins de 50 à l'intérieur du fer à cheval central de pierres bleues - a pu ou a été autorisé à participer pleinement et à assister aux rituels dans le cercle de pierres.
Je remercie Bruno Fazenda et Susan Greaney pour leur collaboration à ce projet.
C'est le travail de ma vie. Ceci est un diagramme de #Stonehenge J'ai pu déterminer comment Stonehenge a été utilisé comme calendrier.
J'ai essayé de publier mes constatations mais les gens m'ont ridiculisé en disant que c'était déjà fait ou déjà calculé. Comme vous pouvez le voir, ce n'est pas vrai. Ces images sont les premières de leur genre. J'ai travaillé avec diligence au cours des deux dernières années et j'espère que ça m'obtiendra un #Nobel.
Le lien vers la vidéo sur comment j'ai fait sera dans les commentaires. Merci de liker et partager même si vous ne savez pas ce que c'est. Ce que je vous présente maintenant est la montre poignet de Dieu.... Stonehenge
Les méthodes d'étude géophysique ont permis de cartographier à haute résolution les vestiges souterrains des paysages anciens à des échelles spatiales de plus en plus vastes. Pourtant, en particulier lorsqu'ils sont appliqués à des paysages archéologiques entiers, couvrant des centaines d'hectares, les ensembles de données qui en résultent fournissent peu d'informations directes sur l'habitat, les environnements ou les changements au fil du temps.
En nous concentrant sur une zone de 2,5 km2 autour de Stonehenge, nous montrons comment l'étude géophysique du sol, lorsqu'elle est combinée à un échantillonnage ciblé et à des fouilles, peut permettre une identification empirique fiable de traces d'activités complexes. L'accent est mis en particulier sur les fosses anthropogéniques, dont l'identification et l'interprétation sont essentielles dans l'archéologie préhistorique antérieure européenne en raison de leur lien étroit avec l'habitat et les pratiques cérémonielles.
En intégrant des ensembles de données électromagnétiques et invasives dans le domaine des fréquences, et en utilisant un schéma d'interprétation semi-automatique, nous avons identifié des concentrations précédemment inconnues de grandes fosses (avec des diamètres >2,4 m) parmi plusieurs milliers de fosses plus petites et d'éléments naturels dans le paysage de Stonehenge. Les fouilles d'un sous-ensemble de caractéristiques identifiées démontrent que, dans cette zone, notre méthodologie d'investigation est précise à 66% pour l'identification de grandes fosses anthropogéniques. Nos résultats ont des implications significatives pour la compréhension de Stonehenge et de son paysage, révélant des formes insaisissables d'utilisation des terres du Mésolithique à l'âge du bronze tardif qui, même dans le paysage archéologique le plus intensément étudié au monde, n'ont pas été reconnues jusqu'à présent.
Ces résultats soulignent à la fois le rôle crucial des fouilles archéologiques en tant que base essentielle pour une interprétation fiable des données géophysiques, ainsi que les dangers de l'interprétation visuelle inductive des morphologies des éléments et de leur configuration spatiale dans les données de prospection non invasives.
Les rituels sociaux faisant généralement intervenir des sons, la compréhension archéologique d'un site nécessite une évaluation de l'acoustique. Cet article démontre comment cela peut être fait avec des modèles acoustiques à l'échelle. La modélisation à l'échelle est une méthode établie en acoustique architecturale, mais elle n'a pas été appliquée auparavant aux monuments préhistoriques. Le modèle de Stonehenge décrit ici permet de quantifier l'acoustique à la fin du Néolithique et au début de l'âge du bronze et de déduire les effets sur les sons musicaux et la parole. Il a été constaté que les réflexions des pierres créent un temps de réverbération moyen à la fréquence moyenne de (0,64 ± 0,03) secondes et une amplification de (4,3 ± 0,9) dB pour la parole. Le modèle a une représentation plus précise de la géométrie préhistorique, donnant un temps de réverbération nettement supérieur à celui mesuré dans la ruine actuelle et dans une réplique en béton grandeur nature à Maryhill, aux États-Unis. L'amplification a pu faciliter la communication vocale et la réverbération a amélioré les sons musicaux. Le mode d'utilisation de Stonehenge fait l'objet de nombreux débats, mais ces résultats montrent que les sons étaient améliorés à l'intérieur du cercle par rapport à l'extérieur. Stonehenge présentait différentes configurations, notamment en ce qui concerne la position des pierres bleues. Cependant, cela a apporté des changements inaudibles à l'acoustique, ce qui suggère que le son n'est probablement pas la motivation sous-jacente des différentes dispositions.
Les pierres bleues géantes de Stonehenge ont peut-être été choisies en raison de leurs propriétés acoustiques, affirment les chercheurs.
Une étude montre que les roches des Preseli Hills, la source du Pembrokeshire d'une partie du monument, ont une propriété sonore.
Le chercheur Paul Devereux a déclaré : "On n'avait pas envisagé jusqu'à présent que le son pouvait être un facteur".
L'étude, menée par le Royal College of Art de Londres, devait essayer d'enregistrer ce que "les yeux et les oreilles de l'âge de pierre" auraient entendu et vu dans un paysage préhistorique.
Depuis les années 1920, on sait que les pierres extraites à Mynydd Preseli ont été transportées sur 320 km jusqu'au Wiltshire par leurs fabricants. Mais il a été plus difficile d'en établir la raison.
Comme une cloche
Cette étude a permis de tester des milliers de pierres le long de la crête de Carn Menyn et de constater qu'une forte proportion d'entre elles " sonnaient " lorsqu'elles étaient frappées.
"Le pourcentage de pierres sur la crête de Carn Menyn sont des pierres qui sonnent, elles sonnent comme une cloche", a déclaré M. Devereux, le chercheur principal du projet "Paysage et perception".
"Et il y a beaucoup de tons différents, vous pourriez jouer un air.
"En fait, nous avons eu des percussionnistes qui ont joué de véritables morceaux de percussion sur les rochers."
Selon M. Devereux, la découverte des "roches résonantes" pourrait expliquer pourquoi elles ont été sélectionnées pour Stonehenge.
"Il devait y avoir quelque chose de spécial dans ces roches", a-t-il dit.
"Sinon, pourquoi les emmener d'ici jusqu'à Stonehenge ?"
"Glockenspiel préhistorique
Construit entre 3000 et 1600 avant J.-C., le mystère demeure quant à la raison pour laquelle les pierres bleues du monument ont été traînées depuis le nord du Pembrokeshire.
Mais le professeur Tim Darvill, qui a entrepris des centaines de fouilles à Stonehenge, insiste sur le fait que "les attitudes préhistoriques envers la pierre" devaient être très différentes de celles d'aujourd'hui.
"Nous ne savons bien sûr pas s'ils les ont déplacées parce qu'elles sonnaient, mais les roches sonnantes sont un élément important de nombreuses cultures", dit-il.
"On peut presque les voir comme un glockenspiel préhistorique, si vous voulez, et vous pourriez les frapper et entendre ces airs.
"Et les paysages sonores de la préhistoire sont quelque chose que nous commençons à peine à explorer."
Inside Out est diffusé sur BBC1 à 19h30 GMT lundi.
En effet, au lever et au coucher du soleil aux solstices, l'angle formé par l'une des diagonales du rectangle solsticial avec la direction sud-nord peut être déterminé à partir de la formule suivante (voir la position sur la sphère céleste):
cos a = - sin(δ)/cos(φ)
Où δ = ±23,5° aux solstices, soit:
a = arccos [sin(23,5°)/cos(51,2°)] = 50,5°
Il s'ensuit que les deux axes solsticiaux font un angle de 2×(90°-50,5°) = 79°.
En reproduisant sous forme de maquette le site préhistorique de Stonehenge, des chercheurs britanniques ont découvert que le monument, lorsqu'il était encore complet, avait d'étonnantes facultés acoustiques : les voix humaines ou les notes de musique qui y étaient prononcées ou jouées étaient non seulement amplifiés à l'intérieur, mais inaudibles pour quiconque à l'extérieur.
Les sources de la pierre utilisée pour construire Stonehenge vers 2500 avant J.-C. ont été débattues pendant plus de quatre siècles. Les plus petites "pierres bleues" près du centre du monument ont été retracées au Pays de Galles, mais les origines des mégalithes sarsen (silcrete) qui forment l'architecture primaire de Stonehenge restent inconnues. Ici, nous utilisons des données géochimiques pour montrer que 50 des 52 sarsens du monument partagent une chimie cohérente et, par déduction, proviennent d'une zone source commune. Nous comparons ensuite la signature géochimique d'une carotte extraite de la pierre 58 de Stonehenge avec des données équivalentes pour les sarsens du sud de la Grande-Bretagne. A partir de là, nous identifions West Woods, Wiltshire, 25 km au nord de Stonehenge, comme la zone source la plus probable pour la majorité des sarsens du monument.
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