Main menu:

Эффект Доплера

Вероятно, вам приходилось замечать, как изменяется высота тона сигнала проносящегося мимо поезда или автомобиля. Приближающийся источник звука издает сигнал более высокого тона, чем неподвижный источник, а удаляющийся - напротив, более низкий.

Изменение частоты периодического сигнала, обусловленное относительным движением источника и наблюдателя,Кристиан Доплер называется эффектом Доплера - по имени австрийского физика Кристиана Доплера (1803-1853). Однако, по сути дела, это явление было обнаружено и объяснено в 1675 г. датским астрономом Оле Рёмером (1644-1710), который заметил, что интервал времени между последующими затмениями ближайшего спутника Юпитера Ио возрастает, когда Юпитер движется от противостояния к соединению, а затем уменьшается, когда Юпитер движется от соединения к противостоянию. Когда Юпитер движется от противостояния к соединению, он удаляется от Земли. Рёмер объяснил увеличение интервала времени между последующими затмениями на этом участке тем, что вследствие увеличения расстояния между Юпитером и Землей свет проходит это расстояние за более продолжительное время.

Используя накопленные к тому времени сведения о времени запаздывания моментов затмений в соединении по сравнению с противостоянием, а также результаты измерений диаметра земной орбиты (сделанные незадолго до этого), Рёмер получил первую надежную оценку скорости света.

Наглядное представление эффекта Доплера применительно к специальной теории относительности может дать следующий пример. Представьте себе космический корабль, вначале покоящийся относительно звезд, а затем начавший разгоняться с постоянным ускорением, равным гравитационному ускорению на поверхности Земли. Пассажиры будут ощущать действие силы, сходной с тяготением: весить они будут столько же, сколько на Земле, тела будут падать в направлении кормы космического корабля так же, как тела вблизи земной поверхности падают в направлении к центру Земли. По мере приближения скорости корабля к скорости света звезды станут сдвигаться вдоль больших кругов к точке на небесной сфере, лежащей прямо по курсу корабля.

Ближе к зениту звезды в верхней (передней) полусфер становятся все голубее и ярче. Звезды в нижней полусфере становятся слабее и краснее, пока не достигнут горизонтального круга, после чего они начинают становиться ярче и голубее. Продолжая двигаться ускоренно, космический корабль все более приближается к скорости света. При этом яркое пятно звездного света вблизи зенита становится все меньше, голубее и ярче, в то время как все остальное небо постепенно покрывается мраком.