L’effetto Doppler

L’effetto Doppler è un cambiamento nella lunghezza d’onda apparente delle onde luminose o sonore. Questo cambiamento è causato dalla sorgente di quelle onde che si muovono verso o lontano da un osservatore.

Se una sorgente d’onda si muove verso un osservatore, allora quell’osservatore percepisce onde più corte della sorgente effettivamente emessa. Se una sorgente d’onda si allontana da un osservatore, allora quell’osservatore percepisce onde più lunghe di quelle effettivamente emesse.

Potresti aver sentito l’effetto Doppler all’opera nel suono di una sirena. Quando una sirena si avvicina, percepisci le sue onde sonore più corte. Le onde sonore più corte hanno un tono più alto. Poi, quando la sirena ti supera e si allontana, le sue onde sonore sembrano più lunghe. Quelle onde sonore più lunghe hanno una frequenza e un tono più bassi.

Per immaginare perché questo accade, immagina di guidare un motoscafo nell’oceano. Le onde rotolano verso la riva a velocità costante. E se la tua barca è ferma sull’acqua, le onde ti sorpasseranno a quella velocità costante. Ma se guidi la tua barca verso il mare, verso la sorgente delle onde, allora le onde passeranno la tua barca a una frequenza più alta. In altre parole, la lunghezza d’onda delle onde sembrerà più corta dal tuo punto di vista. Ora, immagina di riportare la tua barca a riva. In questo caso, ti stai allontanando dalla sorgente delle onde. Ogni onda passa la tua barca a un ritmo più lento. Cioè, la lunghezza d’onda delle onde sembra più lunga dalla tua prospettiva.

Indipendentemente dal modo in cui guidi la tua barca, le onde dell’oceano stesse non sono cambiate. Solo la tua esperienza di loro lo è. Lo stesso vale per l’effetto Doppler.

L’effetto Doppler gioca un ruolo importante in astronomia. Questo perché le stelle e altri oggetti celesti emettono onde luminose. Quando un oggetto celeste si muove verso la Terra, le sue onde luminose appaiono raggruppate. Queste onde luminose più corte sembrano più blu. Questo fenomeno è chiamato blueshift. Quando un oggetto si allontana dalla Terra, le sue onde luminose sembrano distese. Le onde luminose più lunghe appaiono più rosse, quindi questo effetto è chiamato redshift.

Blueshift e redshift possono esporre lievi oscillazioni nei movimenti delle stelle. Queste oscillazioni aiutano gli astronomi a rilevare l’attrazione gravitazionale dei pianeti. Il redshift di galassie lontane ha anche aiutato a rivelare che l’universo si sta espandendo.

Alcune tecnologie si basano sull’effetto Doppler. Per rilevare la velocità delle automobili, gli autovelox puntano i dispositivi radar verso le auto. Quelle macchine emettono onde radio, che rimbalzano sui veicoli in movimento. A causa dell’effetto Doppler, le onde riflesse dalle auto in movimento hanno una lunghezza d’onda diversa da quelle emesse dal dispositivo radar. Questa differenza mostra la velocità con cui si muove un’auto.

I meteorologi usano una tecnologia simile per inviare onde radio nell’atmosfera. I cambiamenti nelle lunghezze d’onda delle onde riflesse indietro consentono agli scienziati di tracciare l’acqua nell’atmosfera. Questo li aiuta a prevedere il tempo.