Эффект Доплера

Эффект Доплера – это любопытное физическое явление, выражающееся в изменении частоты волны при движении испускающего ее источника относительно наблюдателя. Если источник «догоняет» постоянно испускаемые им волны, то их частота естественно увеличивается. Соответственно те волны, от которых он «убегает», получаются более редкими.
В 1842 году физико Кристиан Доплер обосновал этот эффект для акустики и оптики в своей статье «Об окрашенном свете двойных звезд». Предсказанный им физический эффект относится к распространению колебаний любой природы, так что наиболее примитивно его можно проиллюстрировать на примере движущегося поплавка, оставляющего на поверхности воды расходящиеся круги: с меньшим интервалом впереди и большим — позади.

В повседневной жизни можно наглядно наблюдать эффект Доплера и на примере звуковых волн. Например, можно заметить, что волны звука гудка поезда кажутся выше (высокочастотные волны), пока поезд едет к наблюдателю, и, наоборот, ниже (низкочастотные), когда он удаляется. Выходит, что по звуку можно определить, приближается поезд или удаляется.
Это работает и в обратном случае, когда наблюдатель движется относительно источника звука. В том случае, когда оба они движутся по направлению друг к другу или удаляются друг от друга, эффект Доплера будет зависеть от суммы скоростей.
Если согласиться с позицией большинства учёных о том, что свет тоже имеет волновую природу, можно наблюдать за изменениями излучения далёких звёзд и галактик и делать выводы о направлении и скорости их движения. Поэтому когда астрономы замечают, что волны светового излучения «сгущаются», и спектр какого-то космического тела смещён в более коротковолновую, синюю сторону, они говорят, что объект приближается. Если спектр смещён в длинноволновую «красную» сторону, значит, объект удаляется.

К сожалению, мы не можем видеть, как поезд меняет цвет, проезжая мимо. Его скорость слишком ничтожна по сравнению со скоростью света.
Впрочем, среди учёных есть и те, кто скептически относится к такому доказательству расширения вселенной. Ещё в 1929 году астроном Эдвин Хаббл измерил смещение спектров техудалённых источников света, дистанция до которых считалась известной. Выяснилось, что чем дальше от Земли астрономический объект, тем краснее спектр его излучения. Отсюда появилась эмпирическая формула, зазванная именем Эдвина Хаббла. Её применение в отношении тех небесных тел, дистанция до которых неизвестна, позволяет посчитать дистанцию по силе «красного смещения».

Эдвин Хаббл убедительно показал, что «красное смещение» в космосе может быть связано не с эффектом Доплера, а с увеличением длины световой волны по мере её движения – так называемый «усталый свет».
Недавно эта позиция получила ещё одно подтверждение: расстояние до удалённых космических объектов, измеренное новейшим методом “стандартных свеч” (отмеченным Нобелевской премией 2011-го года), не совпало с расстоянием, посчитанным по эффекту Доплера, но при том соответствовало расчётам по принципу Хаббла.
Впрочем, все научные споры мира это не отменяют очевидности действия эффекта Доплера для радиоволн. Он широко используется в воздушной и морской навигации, в детекторах движения охранных систем, для измерения скорости облаков в небе и кровообращения в артериях.