Το φαινόμενο Doppler

 Created on Sunday 16 Dec 2007
by Σπύρος Κιτσινέλης
Author home page
Σπύρος Κιτσινέλης's picture
Pin It
1325
vote

Τα ηχητικά κύματα της σειερήνας του περιπολικούΤι σχέση μπορεί να έχουν:

  • Μια κλήση της τροχαίας
  • Ο αστερισμός του Κενταύρου
  • Ένα ασθενοφόρο στην κίνηση
  • Η εθνική μας ασφάλεια
  • Μια διάγνωση κυκλοφορικού

Η σχέση που έχουν είναι ότι σε όλες τις περιπτώσεις γίνεται χρήση του ιδίου φαινόμενου για την μελέτη ή δημιουργία τους. Το φαινόμενο αυτό έχει μια πολύ μεγάλη σπουδαιότητα που φαίνεται από την συχνή χρήση του και πολλαπλές εφαρμογές του. Αξίζει λοιπόν τον κόπο να το συζητήσουμε για λίγα λεπτά και να το εξηγήσουμε. Το όνομα του; Φαινόμενο Doppler. Έχει πάρει το όνομα ενός αυστριακού φυσικού, του Christian Doppler. Ο κύριος Doppler το 1842 και σε ηλικία 39 ετών δημοσίευσε την εργασία που του χάρισε την αθανασία, αναφέροντας ότι ένα κύμα, είτε πρόκειται για ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που μπορεί να ταξιδεύει ακόμα και στο κενό, είτε πρόκειται για ένα κύμα που ταξιδεύει σε κάποιο μέσο, όπως ο ήχος που ταξιδεύει στον αέρα (αλλά όχι στο κενό), αλλάζει το μήκος του και κατά συνέπεια τη συχνότητα του αν κινείται σε σχέση με ένα παρατηρητή. Για παράδειγμα, η πηγή κυμάτων που φαίνεται στην εικόνα, κινείται προς τα αριστερά κι έτσι η συχνότητα είναι μεγαλύτερη στα αριστερά και μικρότερη στα δεξιά.

Αντίστοιχα, ας σκεφτούμε ότι πετάμε μπάλες σε ένα τοίχο που βρίσκεται απέναντι μας με σταθερή συχνότητα (έστω, μια μπάλα ανά δευτερόλεπτο). Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα, ο τοίχος να δέχεται μια μπάλα ανά δευτερόλεπτο. Αν εγώ όμως, δίχως να αλλάξω τη συχνότητα που πετώ τις μπάλες, αρχίσω να περπατώ προς τον τοίχο, τότε εγώ ναι μεν πετώ μια ανά δευτερόλεπτο αλλά ο τοίχος θα δέχεται μπάλες με αυξανόμενη συχνότητα. Το αντίθετο θα συμβεί αν εγώ πετώντας μια μπάλα ανά δευτερόλεπτο αρχίσω να περπατώ προς τα πίσω και απομακρύνομαι από τον τοίχο.

Η συχνότητα των κυμάτων είναι υψηλότερη στο αριστερό μέρος της εικόναςΟυσιαστικά αυτό είναι όλο. Μπορούμε να καταλάβουμε αν ένα αστέρι εκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά κινείται προς εμάς ή απομακρύνεται, εξετάζοντας την ακτινοβολία του και το μήκος κύματός της. Αντίστοιχα, εκπέμποντας ραδιοκύματα στην εθνική οδό προς ένα αμάξι ή στο Αιγαίο προς τους ουρανούς, μπορούμε να εντοπίσουμε την ταχύτητα ενός οχήματος ή την ύπαρξη ενός αεροπλάνου εξετάζοντας την αντανάκλαση του κύματος και την αλλαγή της συχνότητάς του. Εκπέμποντας κύματα, υπερήχους ή ακόμα και φως στις αρτηρίες ενός ασθενούς μπορούμε να δούμε πόσο σωστή είναι η ροή του αίματος του - αυτή είναι η εξέταση Doppler. Τέλος, αν είστε κολλημένοι στην κίνηση και ακούσετε σειρήνα ασθενοφόρου ο τόνος της και πως αλλάζει θα σας πει αν έρχεται προς τα εσάς ή αν απομακρύνεται - εάν πέφτει ο τόνος τότε απομακρύνεται. Κι αν δεν είστε κολλημένοι σε κίνηση, τότε μην πατάτε και πολύ γκάζι: είπαμε ο Doppler και το ραντάρ είναι σύμμαχοι της τροχαίας!