Η συχνότητα του ήχου έχει χαρακτηριστικά που είναι επίσης χαρακτηριστικά για μια σειρά από άλλα φαινόμενα που διαδίδονται μέσω ενός κύματος. Αυτό ισχύει, για παράδειγμα, για το φως ή τις ακτίνες Χ. Η συχνότητα ήχου είναι ένα ορισμένο φυσικό μέγεθος, το οποίο χαρακτηρίζεται από σταθερό αριθμό επαναλήψεων. Καθορίζεται από την αναλογία του αριθμού των κυμάτων προς τη χρονική περίοδο κατά την οποία εμφανίζονται. Για παράδειγμα, η συχνότητα ενός ήχου καθορίζει το ύψος που ακούμε. Ή δεν ακούμε εάν οι δονήσεις είναι πέρα από το όριο των ακουστικών μας δυνατοτήτων - υπέρηχοι ή υπέρηχοι. Αν μιλάμε για ακτινοβολία φωτός, τότε ανάλογα με τη συχνότητα και το μήκος κύματός της, βλέπουμε διαφορετικά χρώματα του φάσματος: από κόκκινο έως μπλε.
Συχνότητα ήχου και εφέ Doppler
Ένα ενδιαφέρον φαινόμενο που σχετίζεται με την υπό εξέταση ποσότητα ονομάζεται φαινόμενο Ντόπλερ (που πήρε το όνομά του από τον ανακαλυφτή). Μπορεί επίσης να παρατηρηθεί χρησιμοποιώντας κύματα φωτός ως παράδειγμα, αλλά η ταχύτητα διάδοσης του φωτός είναι πολύ υψηλή (περίπου 300 χιλιάδες χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο) και αυτό καθιστά πολύ δύσκολη την παρατήρησή του σε καθημερινές συνθήκες. Και η ταχύτητα διάδοσης των ηχητικών κυμάτων είναι αισθητά χαμηλότερη. Τι είναι λοιπόν το φαινόμενο Doppler; Φανταστείτε ότι βρίσκεστε στην πλευρά ενός κεντρικού δρόμου καιένα αυτοκίνητο με σειρήνα που λειτουργεί πλησιάζει από μακριά. Όταν είναι ακόμα μακριά, το βρυχηθμό της σειρήνας θα σου φαίνεται κουφό. Αυτό σημαίνει ότι η συχνότητα του ήχου είναι χαμηλή. Αλλά όσο πλησιάζει, θα μεγαλώνει όλο και περισσότερο.
Θα μπορείτε να ακούτε όλο και υψηλότερο τόνο, το οποίο θα κορυφώνεται καθώς το αυτοκίνητο σας προσπερνά. Όταν το αντικείμενο σας προσπεράσει και αρχίσει να απομακρύνεται ξανά, το μήκος κύματος του ήχου θα μειωθεί ξανά (κυριολεκτικά, εξομαλύνεται, εάν απεικονίζεται σε ένα γράφημα). Αυτό συμβαίνει γιατί πρώτα ο ήχος της σειρήνας «πιάνεται» με κάποιο τρόπο από το μηχάνημα, το οποίο μειώνει την απόσταση μεταξύ των γούρνων (κορυφών) του κύματος και κάνει τον τόνο υψηλότερο, και στη συνέχεια, αντίθετα, «φεύγει», με αποτέλεσμα το κύμα, λες, «εξομαλύνει». Στην πραγματικότητα, αυτό ονομάζεται φαινόμενο Doppler.
Τιμή εφέ
Ωστόσο, δεν πρέπει να υποθέσει κανείς ότι το φαινόμενο Doppler είναι ένα ξερό γεγονός από τον κόσμο της ηλεκτροδυναμικής. Είναι αυτή η γνώση που χρησιμοποιείται ευρέως στα σύγχρονα ραντάρ ήχου, τα οποία βασίζονται στη μέτρηση των συχνοτήτων κυμάτων. Και με τον ίδιο τρόπο, οι αστυνομικοί της τροχαίας καθορίζουν την ταχύτητα των οχημάτων και άλλες σχετικές υπηρεσίες καθορίζουν την ταχύτητα του αεροσκάφους, τις ροές ποταμών κ.λπ. Οι συναγερμοί διαρρήξεων που ανταποκρίνονται σε κινήσεις στο δωμάτιο λειτουργούν επίσης με αυτήν την αρχή.
Ανακάλυψη του Έντουιν Χαμπλ
Αλλά ίσως η πιο σημαντική ανακάλυψη που σχετίζεται με αυτό το φαινόμενο είναι ο νόμος Hubble. Το 1929, ο Αμερικανός αστρονόμος Έντουιν Χαμπλ έστειλε το δικό τουτηλεσκόπιο στον έναστρο ουρανό. Παρατηρώντας μακρινούς γαλαξίες, ανακάλυψε ένα ενδιαφέρον πράγμα. Πολλοί από αυτούς τους γαλαξίες ήταν καλυμμένοι σε κάποιο φωτοστέφανο κόκκινης ομίχλης. Ακριβώς όπως ο ήχος ενός αντικειμένου που υποχωρεί ακούγεται σε εμάς σε υψηλότερο ύψος, έτσι και το χρώμα ενός σώματος που υποχωρεί φαίνεται κοκκινωπό στο ανθρώπινο μάτι. Αυτό σήμαινε κυριολεκτικά ότι οι γαλαξίες πετούσαν μακριά μας. Είναι ενδιαφέρον ότι όσο πιο μακριά βρίσκεται ένας γαλαξίας, τόσο πιο γρήγορα υποχωρεί. Αυτή η παρατήρηση συνέβαλε σημαντικά στην πιο δημοφιλή ιδέα μεταξύ των σύγχρονων αστροφυσικών σχετικά με το διαστελλόμενο Σύμπαν και τη Μεγάλη Έκρηξη ως αρχή.
