Вы наверняка, хотя бы раз в жизни, попадали в такую ситуацию – Вам срочно нужно перейти на другую сторону оживленной трассы! Однако, поскольку до пешеходного перехода нужно идти целых 20 метров, Вы начинаете переходить дорогу прямо там, где Вас застигла эта острая необходимость. Конечно же, Вы внимательно смотрите по сторонам, чтобы не угодить под колеса движущегося транспорта. И вот Ваш цепкий глаз определяет, что до очередной машины достаточно расстояния, чтобы перебежать дорогу. Конечно же, при этом Ваш весьма развитый мозг оценивает не только расстояние до ближайшей машины. Но и скорость, с которой она движется. И дает отмашку – можно!
Эффект Доплера в действии
Вы смело ставите левый сандалик на разогретый асфальт. И уже собираете поставить впереди него второй… но вдруг понимаете, что подлая машина по каким-то неизвестным причинам начала ускоряться. Вы внезапно осознали это, поскольку высота звука, который она издает, начинает увеличиваться! Похоже, что водитель решил помочь эволюции жизни на Земле. И использовать ее основной инструмент – естественный отбор. Чтобы избавить всех Ваших потомков, имеющих ген непутевого пешехода, от появления на этой чудесной планете.😁
Однако водитель в данной ситуации совершенно не виноват. И его автомобиль – тоже. Поздравляю! Вы только что испытали психоакустический трюк под названием «эффект Доплера». Впервые его описал Кристиан Андреас Доплер.
Этот ученый однажды заметил, что высота звука, исходящего от движущегося источника меняется для неподвижного наблюдателя. И задался вопросом – а почему же возникает столь странный эффект? В те годы ученым уже было довольно много известно о свойствах акустических и электромагнитных волн. Они знали, что все волны имеют такую характеристику, как частота. Доплер предположил, что частота волн, испускаемых приближающимся объектом увеличивается потому, что каждый последующий гребень волны оказывается к наблюдателю немного ближе в момент своего испускания. Поэтому ему требуется меньше времени, чтоб достичь, например, Вашего уха. Доплер предложил применить это открытие астрономам. Он предположил, что цвет света, исходящего от звезд, тоже должен меняться в зависимости от скорости звезды относительно Земли.
Направление изменения высоты частот зависит от особенностей движения этого объекта. Когда объект приближается к наблюдателю, звук повышается. Затем по мере того, как объект удаляется, частота звука падает. Если объект неподвижен, звук имеет постоянную частоту. Лишь движение вызывает вышеописанный психоакустический эффект.
Вселенная расширяется
Итак, давайте вернемся к теоретической машине, едущей по проезжей части улице прямо на незадачливого пешехода. По мере того, как машина приближается, акустические волны собираются его ухом. И они имеют все большую частоту. И по мере увеличения частоты пешеходу все больше и больше кажется, что автомобиль ускоряется. Он резко отпрыгивает назад и падает в канаву. Один из сандалей отлетает, и по пологой траектории перелетает дорогу. Где успешно попадает прямо в голову продавцу кваса, сидящему рядом с огромной бочкой желтого цвета.
Однако когда машина проезжает мимо, и быстро уезжает вдаль, волны и не думают прекращать распространяться. И, о чудо, их частота начинает понижаться! Опять искажая наше восприятие звука. Еще раз. Все это происходит не в объективной реальности. Звук, издаваемый машиной, никак не меняется. Меняется его восприятие нашим мозгом!
Сегодня ученые используют эффект Доплера при изучении движения звезд. И именно с его помощью, кстати, они узнали, что наша Вселенная расширяется.
Итак, как это выглядит на практике? Если какая-то звезда движется по направлению к Земле, кажется, что она излучает свет с меньшей длиной волны, чем источник света, который не движется. Это называется синим смещением. Так происходит потому, что уменьшение длины волны соответствуют смещению частоты в сторону синей чести спектра. И наоборот, частота излучения от звезды, удаляющейся от нас, как нам кажется, смещается в сторону более длинных волн. То есть к красной части спектра. Поэтому астрономы называют это явление красным смещением.