Célérité : qu'est-ce que c'est ?

Dans le langage courant, le terme célérité s'emploie pour désigner la rapiditérapidité, l'empressement avec lequel une tâche est accomplie. Pour les physiciensphysiciens, le terme célérité intervient dans les domaines de l'optique, de la mécanique ou de la relativité. Dans ce dernier cas, il se rapporte à la pseudo-vitesse et peut aussi être remplacé par le terme vitesse propre. Mais de manière générale, la célérité d'une onde -- que l'on note c -- correspond à sa vitesse de propagation. Elle s'exprime donc également en m.s^-1.

Mais alors, quelle différence entre vitesse et célérité ? Simplement que le terme vitesse s'emploie en principe lorsqu'il y a déplacement de matière. Le terme célérité, quant à lui, se rapporte à la propagation de la variation d'un paramètre physique, sans déplacement de matière : un champ électromagnétique ou une pression, par exemple. Ainsi il est plus juste de parler de célérité de la lumière que de vitesse de la lumière. Toutefois, l'emploi du terme vitesse demeure d'un usage plus courant.

Dans le vide, la célérité de la lumière est de quelque 3.10⁸ m.s^-1. Et dans l’air, à 15 °C et au niveau de la mer, la célérité du son est de l’ordre de 340 m.s^-1. © Panos Sakalakis, Unsplash

Des célérités variables

Une onde mécanique telle qu'une onde sonore correspond également à la propagation d'une perturbation du milieu sans transport de matière. Il y a donc également lieu d'employer le terme célérité pour évoquer la vitesse de propagation du son. Et la célérité du son dépend largement de la compressibilité et de la masse volumiquemasse volumique du milieu dans lequel l'onde de propage. Indirectement donc de la température, de la pression ou de la composition du milieu en question. Ainsi la célérité augmente avec la température et elle diminue avec la pression.

Concernant les ondes électromagnétiquesondes électromagnétiques, notez que l'on parle plus volontiers de célérité lorsqu'il s'agit d'évoquer leur vitesse de propagation dans le vide. En effet, le vide étant non dispersif, la vitesse de propagation d'une onde électromagnétique ne dépend alors pas de sa fréquencefréquence comme c'est le cas dans un milieu dispersif. Ainsi toutes les ondes électromagnétiques, qu'elles soient infrarougesinfrarouges, radio ou encore qu'ils s'agissent d'ultravioletsultraviolets, affichent une célérité dans le vide identique à celle bien connue de la lumière. Dans les milieux transparentstransparents, la célérité des ondes électromagnétiques dépend de la nature chimique du milieu, de sa densité, de sa concentration, de la température, de la pression, etc.