Hvordan hjælper Doppler-effekten dig med at studere universet?

I 1842, fysiker og matematiker Christian Dopplerfandt ud af, at hvis lydkilden og observatøren bevæger sig i forhold til hinanden, falder lydfrekvensen af ​​observatøren ikke sammen med lydkildens frekvens. I dag kalder vi dette fænomen "Doppler-effekten", og det er med sin hjælp, at astronomer søger efter exoplaneter - verdener, der drejer sig om andre stjerner uden for vores solsystem. Af de 473 exoplaneter, der hidtil er kendt, er 442 blevet detekteret ved hjælp af Doppler-effekten, som beskriver ændringer i frekvensen af ​​enhver form for lyd eller lysbølge, der produceres af en kilde i bevægelse i forhold til observatøren. Fænomenet, der blev opdaget af en østrigsk videnskabsmand i det 19. århundrede, er en integreret del af moderne teorier om oprindelsen af ​​vores univers og bruges i vejrudsigter, studerer bevægelse af stjerner og også til diagnosticering af hjerte-kar-sygdomme.

Doppler-effekten er en integreret del af moderne teorier om universets begyndelse.

Hvad er Doppler-effekten?

Forestil dig en pyt i midten, som sidderglad bille. Hver gang han ryster på poterne, skaber han forhindringer, der bevæger sig gennem vandet. Hvis disse forstyrrelser opstår på et eller andet tidspunkt, vil de sprede sig fra dette punkt i alle retninger. Da hver forstyrrelse bevæger sig i det samme miljø, vil de alle bevæge sig i alle retninger med samme hastighed.

Mønsteret skabt af billens ben vil værevære en række cirkler, der når pølens kanter med samme frekvens. Observatøren ved punkt A (pølens venstre kant) vil se forstyrrelser, der rammer pølens kant med den samme frekvens som observatøren ved punkt B (pølens højre kant). Faktisk vil frekvensen, hvormed cirklerne når kanten af ​​pølen, være den samme som frekvensen, hvormed billen vrikker med benene, vi definerer den som to forstyrrelser pr. Sekund.

Kroppen og spidserne på vandstridernes fødder er dækket af grove hår, der hjælper dem med at glide gennem vandet.

Antag nu, at billen svømmer mod observatørenB, der producerer forstyrrelser med samme frekvens. Da insektet bevæger sig til højre, opstår hver forstyrrelse tættere på observatøren B og længere fra observatøren A og når følgelig observatøren B hurtigere. I dette tilfælde ser det til observatøren B, at hyppigheden af ​​forstyrrelser ankommer er højere end den frekvens, hvormed disse forstyrrelser opstår; observatør A vil tværtimod tro, at forstyrrelsesfrekvensen er lavere end den faktisk er. Dette eksempel vil forhåbentlig illustrere Doppler-effekten godt.

For endnu mere fascinerende artikler om de fysiske opdagelser, der har ændret verden, kan du læse vores kanal i Yandex.Zen. Der er regelmæssigt offentliggjorte artikler, der ikke er på siden!

Hvis ikke, bemærker vi, at Doppler-effekten kan væreoverhold for enhver form for bølge - vandbølge, lydbølge, lysbølge osv. Forestil dig, at en politibil kører mod dig. Når en bil nærmer sig dig med sirenen tændt, bliver sirenelyden højere, men bliver mere stille, når bilen passerer forbi. Dette er et andet eksempel på Doppler-effekten - en markant forskydning i frekvensen af ​​en lydbølge produceret af en kilde i bevægelse.

Hvordan fungerer Doppler-effekten?

Doppler-effekten er af stor interesse forastronomer, der bruger oplysninger om frekvensskiftet af elektromagnetiske bølger, der produceres af bevægelige stjerner i vores galakse og videre. Faktisk er forskernes spekulation om, at vores univers udvider sig med acceleration, delvis baseret på observationer af elektromagnetiske bølger udsendt af stjerner i fjerne galakser. Det er også muligt at bestemme specifik information om stjerner i galakser ved hjælp af Doppler-effekten.

Moderne teleskoper muliggør astronomerstudere stjerner i fjerne galakser. Typisk leder de efter lyskilder, der udsender elektromagnetiske bølger. Astronomer kan observere Doppler-effekten, når en stjerne drejer sig om sit eget massecenter og bevæger sig enten mod jorden eller væk fra den. Disse skift i bølgelængde kan ses som subtile ændringer i spektret af en stjerne - en regnbue af farver, der udsendes af lys.

Når en stjerne bevæger sig mod os, komprimeres dens bølgelængder, og spektret bliver blåligt. Når en stjerne bevæger sig væk fra os, lyser dens spektrum rødt.

Forekomsten af ​​planetariske systemer i Mælkevejen set af kunstneren.

At se den røde og blå glødastronomer bruger en spektrograf, et prismatisk instrument med høj opløsning, der adskiller indgående lysbølger i forskellige farver. Hver stjernes ydre lag indeholder atomer, der absorberer lys ved specifikke bølgelængder, og denne absorption ser ud som mørke linjer i forskellige farver i stjernens spektrum. Forskere bruger forskydningerne i disse linjer som praktiske markører til måling af størrelsen af ​​Doppler-effekten.

Se også: Mandela-effekten - hvorfor husker folk, hvad der ikke skete?

Det skal bemærkes, at Doppler-effekten anvendesikke kun inden for astronomi. Ved at sende radarstråler ud i atmosfæren og studere ændringer i bølgelængderne på de tilbagevendende stråler leder meteorologer efter vand i atmosfæren. Doppler-effekten bruges også i medicin med ekkokardiogrammer, der sender ultralydstråler gennem kroppen for at måle ændringer i blodgennemstrømningen for at sikre, at hjerteventilen fungerer korrekt eller til at diagnosticere hjerte-kar-sygdomme.