Des grains soudés par des ponts de glace
Quelques heures après sa chute, la neige n'est plus un tas de flocons : par frittage, la vapeur migre vers les points de contact et y dépose de la glace. Les grains, arrondis, de 0,2 à 1 mm, se retrouvent reliés par des cous de glace plus étroits qu'eux. C'est ce réseau que la semelle doit briser pour s'enfoncer.
La transition ductile-fragile
Près du point de fusion, la surface de la glace porte une couche quasi liquide de quelques nanomètres : les ponts fluent et se déforment sans casser, la neige se tasse en silence. En refroidissant, cette couche s'amincit et la glace devient cassante : vers -5 °C commence la transition, et sous -10 °C les ponts rompent net, en libérant d'un coup leur énergie élastique.
Ce que disent les mesures
Les enregistrements publiés en Finlande (Laponie) et au Japon (Hokkaidō) décrivent le même chant : deux bosses spectrales, l'une vers 250 à 400 Hz, l'autre entre 1 et 1,6 kHz, qui n'apparaissent que par froid sec. Plus il fait froid, plus le son est aigu, bref et sec. Au-dessus de -5 °C, le spectre retombe et s'aplatit.
Pourquoi la neige fraîche se tait
Une neige tombée depuis moins d'une journée n'a pas encore eu le temps de fritter : ses ponts sont rares et minces, et les cristaux étoilés s'écrasent les uns sur les autres sans libérer d'énergie élastique. Le crissement exige donc deux conditions réunies : une neige vieillie de quelques jours, aux grains arrondis bien soudés, et un air assez froid pour que ces soudures deviennent cassantes. C'est pourquoi le même sentier peut chanter un matin à -18 °C et rester muet l'après-midi, quand le soleil a réchauffé la surface au-dessus de -5 °C.
E = ½ · k · δ²
Énergie libérée par un pont qui casse : k est sa raideur, δ son allongement au moment de la rupture. Un pont fragile casse avec δ intact, un pont ductile a déjà relâché sa tension en fluant.
s(t) = Σ An · e-(t - tn)/τ · sin(2πfn(t - tn))
Le son est la somme des impulsions : chaque rupture n vibre à une fréquence fn liée à la taille des grains et s'éteint en τ, de 2 à 3 ms par grand froid, 10 ms près de 0 °C.
X(f) = FFT1024[s · fenêtre de Hann]
Le spectre est calculé sur 1024 échantillons à 8 192 Hz, soit 125 ms de son et une résolution de 8 Hz.