Nel 1842, il fisico e il matematico Christian Doppler hanno scoperto che se la fonte del suono e l'osservatore si muovono relativi l'uno all'altro, la frequenza del suono percepita dall'osservatore non coincide con la frequenza della sorgente sonora. Oggi chiamiamo questo fenomeno "Doppler Effect" ed è con il suo aiuto gli astronomi sono alla ricerca di exoplans - mondi che ruotano attorno ad altre stelle al di fuori del nostro sistema solare. 442 di 473, gli esoplaneti noti oggi sono stati rilevati utilizzando l'effetto Doppler, che descrive le modifiche nella frequenza di qualsiasi tipo di onda audio o luminosa prodotta da una sorgente mobile rispetto all'osservatore. Il fenomeno aperto dallo scienziato austriaco nel 19 ° secolo è parte integrante delle teorie moderne sull'origine del nostro universo ed è usato nel prevedere il tempo, studiando il movimento delle stelle, nonché nella diagnosi di malattie cardiovascolari.
Qual è l'effetto Doppler?
Immagina una pozzanghera, nel centro di cui si trova uno scarabeo contento. Ogni volta che scuote le sue zampe, crea interferenze che si muovono lungo l'acqua. Se queste perturbazioni si verificano ad un certo punto, saranno distribuite da questo punto in tutte le direzioni. Poiché ogni indignazione si muove nello stesso ambiente, si muoveranno tutti in tutte le direzioni alla stessa velocità.
Il modello creato dalle zacchette sarà una serie di cerchi che raggiungono i bordi delle pozzanghere con la stessa frequenza. L'osservatore al punto A (il bordo sinistro delle pozzanghere) vedrà indignazione, battendo sul bordo delle pozzanghere con la stessa frequenza dell'osservatore nel punto in (il bordo destro delle pozzanghere). Infatti, la frequenza con cui i circoli raggiungono i bordi delle pozzanghere saranno gli stessi della frequenza con cui lo scarabeo sposta le zampe, lo definiremo con due perturbazioni al secondo.
Supponiamo che lo scarabeo naviga all'osservatore B, producendo perturbazioni con la stessa frequenza. Dal momento che l'insetto si sposta a destra, ogni indignazione si verifica più vicina all'osservatore in e oltre dall'osservatore A e, appropriato, raggiungerà l'osservatore più velocemente. Allo stesso tempo, l'osservatore sembrerebbe che la frequenza dell'arrivo perturbazione sia superiore alla frequenza con cui sorgono queste perturbazioni; Observer A, al contrario, sembrerà che la frequenza delle perturbazioni sia inferiore a infatti. Questo esempio, si spera illustrare l'effetto Doppler.
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In caso contrario, notiamo che l'effetto Doppler può essere osservato per qualsiasi tipo di onda d'onda - onde idriche, onda sonora, onda leggera e così via. Immagina che la macchina della polizia si muove per incontrarti. Quando la macchina ti avvicina con un lillà, il suono delle sirene diventa più forte, ma diventa più tranquillo, come passa la macchina. Questo è un altro esempio dell'effetto Doppler - uno spostamento ovvio della frequenza dell'onda sonora creata da una fonte mobile.
Come funziona l'effetto Doppler?
L'effetto Doppler è di grande interesse per gli astronomi che usano informazioni sullo spostamento della frequenza dell'onda elettromagnetica prodotta da stelle spostanti nella nostra galassia e oltre. Infatti, l'assunzione di ricercatori che il nostro universo si espande con l'accelerazione, in parte basata sulle osservazioni delle onde elettromagnetiche emesse dalle stelle in galassie lontane. È anche possibile determinare informazioni specifiche sulle stelle all'interno delle galassie utilizzando l'effetto Doppler.
I telescopi moderni consentono agli astronomi di studiare le stelle in galassie lontane. Di norma, stanno cercando fonti di luce che emettono onde elettromagnetiche. Osservare l'effetto degli astronomi Doppler può quando la stella ruota attorno al proprio centro di massa e mosse verso il terreno o da esso. Questi cambiamenti di lunghezza d'onda possono essere visti come cambiamenti raffinati nello spettro a stelle - colori arcobaleno emessi dalla luce.
Quando una stella ci muove, le sue lunghezze d'onda sono compresse e lo spettro acquisisce un colore bluastro. Quando una stella viene rimossa da noi, il suo spettro si illumina di rosso.
Al fine di osservare il bagliore rosso e blu, gli astronomi utilizzano uno spetografo - un medaglia ad alta risoluzione, che condivide le onde luminose in arrivo su colori diversi. Nello strato esterno di ogni stella ci sono atomi che assorbono la luce su alcune lunghezze d'onda, e questo assorbimento si manifesta sotto forma di linee scure in vari colori dello spettro della stella. I ricercatori utilizzano spostamenti in queste linee come indirizzi convenienti per misurare i valori dell'effetto Doppler.
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È impossibile non notare che l'effetto Doppler viene utilizzato non solo nell'astronomia. Invio di raggi radar nell'atmosfera e studiando i cambiamenti nelle lunghezze d'onda dei raggi di ritorno, i meteorologi stanno cercando acqua nell'atmosfera. L'effetto Doppler viene utilizzato anche in medicina con ecocardiogrammi che inviano i raggi ultrasonici attraverso il corpo per misurare i cambiamenti nel flusso sanguigno per assicurarsi che la valvola cardiaca funzioni correttamente o per diagnosticare le malattie cardiovascolari.