فرکانس صدا دارای ویژگی هایی است که مشخصه تعدادی از پدیده های دیگر است که به وسیله موج منتشر می شوند. این درست است، برای مثال، برای نور یا اشعه ایکس. فرکانس صدا یک کمیت فیزیکی مشخص است که با تعداد تکرار ثابت مشخص می شود. با نسبت تعداد امواج به دوره زمانی که در طی آن رخ می دهند تعیین می شود. به عنوان مثال، فرکانس یک صدا، زیر و بمی ما را تعیین می کند. یا ما نمی شنویم که آیا ارتعاشات فراتر از حد توانایی های شنوایی ما هستند - مادون یا اولتراسوند. اگر در مورد تابش نور صحبت می کنیم، بسته به فرکانس و طول موج آن، رنگ های مختلفی از طیف را می بینیم: از قرمز تا آبی.
فرکانس صدا و اثر داپلر
یک پدیده جالب مرتبط با کمیت مورد بررسی، اثر داپلر (به نام کاشف) نامیده می شود. همچنین می توان آن را با استفاده از امواج نور به عنوان مثال مشاهده کرد، اما سرعت انتشار نور بسیار بالا است (حدود 300 هزار کیلومتر در ثانیه) و این امر مشاهده آن را در شرایط روزمره بسیار دشوار می کند. و سرعت انتشار امواج صوتی به طور محسوسی کمتر است. پس اثر داپلر چیست؟ تصور کنید که در کنار یک جاده اصلی هستید وماشینی با آژیر در حال کار از دور نزدیک می شود. وقتی او هنوز دور باشد، صدای آژیر برای شما ناشنوا به نظر می رسد. یعنی فرکانس صدا پایین است. اما هر چه نزدیکتر می شود، بیشتر و بیشتر رشد خواهد کرد.
می توانید صدای بلندتر و بالاتری را بشنوید که با عبور ماشین از کنار شما به اوج می رسد. هنگامی که جسم از کنار شما عبور می کند و دوباره شروع به دور شدن می کند، طول موج صدا دوباره کاهش می یابد (به معنای واقعی کلمه صاف می شود، اگر روی نمودار به تصویر کشیده شود). این به این دلیل اتفاق می افتد که صدای آژیر ابتدا به نوعی توسط دستگاه "گرفته" می شود که فاصله بین فرورفتگی های موج را کوتاه می کند و صدا را بلندتر می کند و سپس برعکس، "فرار می کند"، در نتیجه موج، همانطور که بود، "صاف می شود". در واقع، این اثر داپلر نامیده می شود.
مقدار اثر
با این حال، نباید تصور کرد که اثر داپلر یک واقعیت خشک از دنیای الکترودینامیک است. این دانش است که به طور گسترده در رادارهای صوتی مدرن که مبتنی بر اندازه گیری فرکانس امواج هستند، استفاده می شود. و به همین ترتیب افسران پلیس راهنمایی و رانندگی سرعت وسایل نقلیه را تعیین می کنند و سایر خدمات مربوطه سرعت هواپیما، جریان رودخانه و … را تعیین می کنند. دزدگیرهایی که به حرکات در اتاق پاسخ می دهند نیز بر اساس این اصل کار می کنند.
کشف ادوین هابل
اما شاید مهم ترین کشف مرتبط با این اثر قانون هابل باشد. در سال 1929، ادوین هابل، ستاره شناس آمریکایی، خود را فرستادتلسکوپ به آسمان پرستاره او با رصد کهکشان های دور به یک چیز جالب پی برد. بسیاری از این کهکشان ها در هاله ای از مه قرمز پوشیده شده بودند. همانطور که صدای یک جسم در حال عقب نشینی در ارتفاع بالاتر برای ما شنیده می شود، رنگ بدن در حال عقب نشینی نیز در چشم انسان قرمز به نظر می رسد. این به معنای واقعی کلمه این بود که کهکشان ها از ما دور می شدند. جالب اینجاست که هر چه کهکشان دورتر باشد، سریع‌تر عقب‌نشینی می‌کند. این مشاهدات تا حد زیادی به محبوب ترین ایده در بین اخترفیزیکدانان مدرن در مورد جهان در حال انبساط و انفجار بزرگ به عنوان آغاز آن کمک کرد.
