Doppler-effektus

Doppler-effektus
Hullámok (fény, hang, stb.) frekvenciájának megváltozása az észlelés helyén a hullámforrás és az észlelő egymáshoz képest végzett mozgása miatt. Így közeledéskor a fény színe az ibolya felé tolódik el, a hang magasabbá válik.

Doppler-effektus
Frekvenciaeltolódás (Doppler-eltolódás), amely annak következtében jön létre, hogy a sugárzást kibocsátó forrás távolodó, vagy közeledő mozgásban van a megfigyelőhöz képest. A frekvenciaeltolódás a relatív sebességtől függ.

A Doppler-effektus a hullám frekvenciájában és ezzel együtt hullámhosszában megjelenő változás, mely amiatt alakul ki, hogy a hullámforrás és a megfigyelő egymáshoz képest mozog.

Doppler-effektus nagyban és kicsiben
Tekintsük át röviden, hogy másfél évszázaddal Doppler és fél évszázaddal Hubble halála után milyen kutatások épülnek a Doppler-effektus vizsgálatára! ...

A Doppler-effektus segítségével egy fényforrás radiális sebességkomponensének nagyságát is megmérhetjük, ha az a látóirányunkba esően is mozog.

4. ábra. A Doppler-effektus
A távolodó objektumok (A) által kibocsátott sugárzás hullámhossza nagyobb, a közeledőké (B) kisebb, mint a stacionárius (C) sugárforrásé. A relatív eltolódás a sebesség / fénysebesség arányát adja meg: ...

Ennek, a Hubble-féle (kozmikus) vöröseltolódásnak nevezett jelenségnek egyik legkézenfekvőbb magyarázata a Doppler-effektus, miszerint e jelenség annak következtében lép föl, hogy a galaxisok a térben mozogva nagy sebességgel távolodnak tőlünk.

Ez arra épül, amit Doppler-effektusnak neveznek: amikor egy tárgy (egy forrás) sugárzást bocsát ki, mi ezt a sugárzást magasabb frekvencián észleljük, ha a tárgy közeledik, és alacsonyabb frekvencián, ha távolodik.

Megjegyzés: Ezt a jelenséget a hasonlóság alapján (de tévesen!) Doppler-effektusként is szokták emlegetni. Pedig ebben az esetben a hullámhossz megváltozásának más jellegű okot tulajdoníthatunk:
Képzeljünk el egy hatalmas gumilepedőt! ...

A galaxisok, kvazárok színképe alapján pedig vöröseltolódásuk meghatározható, amibôl -- a Doppler-effektust feltételezve magyarázatként -- a távolodási sebességükre, a Hubble-törvény szerint pedig a távolságukra következtethetünk.

A vöröseltolódást a Doppler-effektuson keresztül távolodásként értelmezve jutunk el a táguló Világegyetem képéig, ami a reláció 1931-es első publikálásakor az elméleti fizikusok maximális helyeslésével és kitörő örömével találkozott.

A tudományos adatok közül csupán a Doppler-effektuson alapuló kísérlet (Doppler Wind Experiment) eredményei "maradtak ki" a B csatorna adataiból.

A Doppler-effektus következtében egy hozzánk képest mozgó testről felénk érkező hullámok hullámhossza idővel változik: ha a test felénk közeledik, akkor a hullámfázisai "összetorlódnak", egyre kisebb hullámhosszúak lesznek, ...

A Doppler-effektuson alapuló spektroszkópiai mérések segítségével ez lehetséges. Az egyenlítőn például az 500 nm hullámhosszon maximálisan 0.0003 nm eltolódás tapasztalható, amiből 2 km/s sebességű mozgásra lehet következtetni.

A vonalak színképbeli helye, a laboratóriumi hullámhossztól való eltolódás mértéke a Doppler-effektus alapján annak a gáznak a mozgásviszonyait adja meg, ahol a vonal kialakul.

radiális sebesség mérése, Doppler-effektus
vonalprofil hatása a sebességmérésre
keresztkorrelációs sebességmérés (digitális és CORAVEL)
pulzációs radiális sebesség-változások, projekciós effektus (p-faktor) ...

A V405 And dinamikus spektruma, ahol a vízszintes tengelyen a laboratóriumi hullámhossztól mérhető eltérés Doppler-effektussal sebességgé konvertálva szerepel, a függőleges tengelyen pedig az idő látható.

A valóságnak jobban megfelel az az állítás, hogy maga a metrika tágul, és ez a Doppler-effektus oka, nem pedig az, hogy maguk a galaxisok távolodnak tőlünk.

Megfigyelések, amelyeket minden valamire való elméletnek meg kell magyaráznia: galaxisok távolodása (ún. vöröseltolódás jelensége, Doppler-effektus), H/He arány általánossága (hélium a Világegyetemben), maradványsugárzás: 3 K fokos rádiósugárzás.

A színképben lévő vonalak eltolódása a nagyobb hullámhosszak, a vörös színképtartomány felé. Fölléphet Doppler-effektus következtében, és ez a távoli galaxisok színképében megfigyelhető vöröseltolódás legkézenfekvőbb magyarázata is, ...

kérdés: A SkyServer adatbázisban vannak olyan kvazár vöröseltolódások, hogy z > 1. Van ezzel elvi probléma, ha a vöröseltolódást a Doppler-effektussal magyarázzuk? És mi a helyzet, ha a vöröseltolódást a tér kozmológiai tágulásával értelmezzük?

Összehasonlítási alapul: a földi tornádók kb. 400-500 km/h-ás sebességgel forognak. A tornádókat a Doppler-effektus segítségével fedeztek fel: oxigénatomok mozgását figyelték a vöröseltolódásuk segítségével.

matematikus-fizikus, aki megjósolta a fény hullámtermészetéből fakadó furcsa viselkedését - a később róla elnevezett effektust -, és kereken ötven éve halt meg Edwin Powell Hubble amerikai csillagász, akinek a nevéhez köthető a Doppler-effektus talán ...

Ma a leghatékonyabb bolygókeresési metódusok a Doppler-effektuson, illetve a fedési fénygörbék elemzésén alapulnak, ezek a módszerek azonban a nagy tömegű vagy/és a csillagukhoz közel keringő bolygókra érzékenyek, így sok planéta rejtve maradhat.

Lásd még: Doppler, Csillag, Csillagász, Színkép, Csillagászat