Думаю, все замечали, как гудок поезда меняет свой тон, проезжая мимо вас, а почему?
Особенно явно этот эффект проявляется, если вы сидите в транспорте, который едет навстречу гудящему. На скоростях около 50 км/ч звук изменяется на целый тон (музыкальный, то есть интервал до соседней ноты).
Напомню, что высота звука зависит от числа колебаний в секунду.. Догадались? Свисток встречного поезда выдаёт одну и ту же высоту, то есть частоту звука.
Ухо замеряет частоту колебаний, обрабатывает и подаёт сигнал мозгу, мол звук такой-то высоты. А если ухо будет приближаться к источнику звука, то поймает больше колебаний воздуха, чем их вышло из гудка, и мозг получит ценную информацию о более высоком звучании.
Соответственно, верно и обратное — если ухо отдаляется от источника звука, то уловит меньшую частоту — тон звука понизится!
Этот эффект сохранится, когда мы со своими ушами будем стоять на месте, а гудок будет лететь к нам навстречу или, напротив, отдаляться. По похожей, но не совсем очевидной (по крайней мере, я какое-то время размышлял — не смотрите ответ, проверьте себя тоже!) причине: источник звука будет чаще «сажать» звуковые волны на воздух. Испускать он их будет с одной частотой, а вот распространяться в сторону движения они будут уже с высокой частотой. И наоборот, когда поезд удаляется от неподвижного наблюдателя, гудок сажает звуковые волны чуть реже, поэтому в обратную сторону от движения звук будет низкий.
Когда сигналит встречный транспорт, изменение тона удваивается из-за сложения этих эффектов. У которых есть имя, кстати — эффект Доплера.
Сначала Кристиану Доплеру не верили — мол ерунду какую придумал, а вот если волны смещаются, то звёзды должны цвет менять? Они же от нас летят! А почему тогда белые всё равно??
Но сперва теорию, который учёный вывел математически, доказали на примере поезда — приобщали к науке трубачей с идеальным слухом, в итоге обнаружилось, что и правда работает, звук меняется.
Позже поняли и почему у звезд цвет остаётся белым. Сейчас нарисую.
Мы видим тот же белый цвет, потому что каждая длина волны, которая его составляет, передвигается в красную сторону — это когда звезда от нас летит, то есть волны удлиняются. Можно узнать, с какой скоростью летит звезда, измерив смещение спектра относительно эталонного неподвижного (например, нашего солнца).
Ходит легенда, что однажды полицейский остановил американского физика Роберта Вуда за проезд на красный. Учёный быстренько смекнул, что блюстителю порядка можно навешать лапши, что от быстрой езды волны укорачиваются, и красный может стать зелёным!
Если бы полицейский лучше бы знал физику, он бы ни за что не поверил Вуду: для превращения красного в зелёный машина должна лететь со скоростью 135’000’000 км/ч. Да за час с небольшим он бы до Солнца доехал!
Впрочем, физика всё-таки оштрафовали.
Сейчас УЗИ (ультразвуковое исследование) внутренних органов делают с применением эффекта Доплера — доплерография. Врач видит, в какую сторону движутся ткани, например, в какую сторону течёт кровь в сосудах или в сердце. Так он может отличить вену от артерии и найти болячку.
Интересно? Найди кнопку подписки) Жду лайка и в комментах!
Немножко годноты:
Мы слишком привыкли к гравитации!
Фатальная ошибка Джона из «Крепкого орешка»