Ефект доплера і його застосування
Ефектом Доплера називають певне фізичне явище, що характеризує зміну довжини і частоти хвиль, які реєструються приймачем за умови, що джерело хвиль і їх приймач рухаються відносно один одного. Ефект Доплера спостерігається при поширенні саме хвильових явищ - світла, звуку, радіохвиль і так далі, але не частинок, що мають масу. Цю залежність першим теоретично обґрунтував австрійський фізик Крістіан Доплер в 1842 році. На честь нього вона, власне, і була названа. Десятиліттям пізніше ефект був більш детально розроблений в працях француза Армана Физо, а на практиці перевірений вже на початку XX століття.
Ефект Доплера в акустиці
Швидкість світла становить 300 000 км в секунду, що, за уявленнями сучасної науки, є максимальною швидкістю в природі взагалі. Це утрудняє спостереження зміни частоти хвиль світла неозброєним поглядом. Однак ефект Доплера можна спостерігати не лише на прикладі поширення фотонів або електромагнітних хвиль. Йому підпорядковані і звукові коливання. Зазвичай для популярного пояснення використовується приклад сирени автомобіля. Уявіть, що ви стоїте на узбіччі дороги, до вас наближається автомобіль з включеною сиреною. Коли він знаходиться ще далеко від вас, звук сирени буде здаватися низьким і глухим. Але в міру наближення частота Доплера (видаваних хвиль) буде підвищуватися (тобто, буквально, відстань між гребенями хвилі буде скорочуватися), і ви будете чути все більш високий тон звуку. Однак коли автомобіль мине вас і знову стане віддалятися, відповідно, частота звуку знову стане знижуватися. Це відбувається через те, що видаваний звук спершу як би «догоняєтся» автомобілем, що робить відстань між гребенями (западинами) хвилі все вище, а потім, навпаки, «тікає» від нього, і хвиля «розгладжується». Це і є ефект Доплера в нашому повсякденному житті.
Значення закономірності
Ефект Доплера є зовсім не сухим науковим фактом, відомим ученим. Так, наприклад, він широко використовується в деяких сучасних радарах, заснованих на вимірюванні частоти поширення хвиль. Зміна цієї частоти говорить про швидкість об'єкта і її зміні. Так визначається швидкість автомобілів службами ГИБДД, літаків, кораблів, течій води в річках і морях і так далі. Охоронні сигналізації, що реагують на рух у приміщенні, також використовують ефект Доплера.
Відкриття Хаббла
Проте, мабуть, найбільш значущим відкриттям, зробленим завдяки знанням цієї залежності, став так званий закон Хаббла. У 1929 році американський астроном Едвін Хаббл, спостерігаючи зоряне небо в свій телескоп, виявив дивовижну річ. Далекі галактики були оповиті червоною серпанком. Так зване червоне зміщення, передбачене ще в 1912-1914 роках іншим американцем, вести Слайфером, означало, що ці галактики буквально віддаляються від нашої. Спектр хвиль нашого видимого світла вкладається в проміжок між 380 і 780 нм. Все, що нижче, називають ультрафіолетовим випромінюванням, вище - інфрачервоним. Зсув що доходить до нас світла галактики в червону сторону говорить про збільшення частоти і, таким чином, аналогічно звуку, про її віддаленні. Будь це зміщення синім, галактики б наближалися. Але, що цікаво, Едвін Хаббл розгорнув свій телескоп на інші точки Всесвіту і виявив, що майже всі галактики віддаляються і від нашої, і один від одного, більше того, чим далі знаходиться в даний момент галактика, тим сильніше червоний зсув, тобто швидкість її видалення збільшується. Це істотно сприяло становленню в науковому світі найпопулярнішою на сьогоднішній день теорії про походження нашого світу: теорії Великого вибуху.