Эффект Доплера: что это такое и в чем он выражается
Вспомните, какие звуки вы слышите, когда мимо вас проезжает скорая. Когда машина приближается, звук от ее сирены звучит выше, а когда удаляется — ниже. Вы можете проверить это и с другими источниками звука, например, прислушиваясь к реву мотора «гонщика» на ВАЗ-2106 или к плачу ребенка в движущейся мимо вас машине. Это явление изменения высоты звука при движении источника мимо наблюдателя называется эффектом Доплера.
Чтобы объяснить, как это работает, будем проводить аналогию между звуковыми волнами и теми, что возникают на воде. Представим, что мы едем на лодке по озеру. Нос лодки будет создавать на воде волны, как бы двигая ее вперед. Теперь сравним при движении лодки плотность волн спереди и сзади от нее. Можно заметить, что спереди волны расположены плотнее, а сзади, наоборот, дальше друг от друга.
Это обуславливается тем, что волны имеют конечную скорость, а объект, генерирующий их, движется и как бы «давит» на волновой фронт новыми сигналами, которые он посылает. Сзади объекта, наоборот, формируется более разреженный фронт, так как объект удаляется от волн, которые создал. Тот же эффект наблюдается и в случае звуковых волн. Когда к нам приближается скорая, каждый новый сигнал ее сирены старается догнать предыдущий и их плотность увеличивается по сравнению со случаем, когда машина и наблюдатель стояли бы на месте.
Когда скорая удаляется, мы слышим «задний» волновой фронт, в котором сигналы идут дальше друг от друга. Частота сигналов определяет высоту звука, который издает объект. Если частота увеличивается, мы слышим более высокий звук, а если уменьшается — более низкий. Этим и объясняется звуковой эффект, который австрийский физик Кристиан Доплер открыл в 1842 году.