O efeito
Doppler na rua :
Quando uma onda sonora é emitida, o som escutado peloouvinte não será o mesmo se o emissor estiver parado ou em movimento. Por exemplo, uma moto que se aproxima de um ouvinte terá um som mais agudo, ou mais grave se estiver se afastando.
Princípio do efeito
Doppler na astronomia :
O efeito Doppler se observa no espectro de um objeto (estrela, planeta, galáxia, ...) obtido da luz que este objeto emite. Quando este objeto se afasta (ou se aproxima) vemos comprimento de onda mais longos (ou curtos).
Na figura abaixo vemos um par de raios de absorção de 3 objetos. O primeiro corresponde ao Sol, parado com respeito ao observador : a parte escura no verde corresponde à absorção do hidrogênio. Na figura do meio um objeto que se afasta vai levar as faixas de absorção mais para o amarelo, na direção do vermelho. Na figura de baixo um outro objeto que se afasta mais rapidamente e, por isso, as faixas de absorção são deslocadas para o laranja.
Observatoire de Paris / ASM / Hale Observatory
O efeito Doppler em dados reais :
Nestes dados reais, as setas indicam a posição das linhas de absorção de três galáxias cada vez mais distantes. As galáxias mais distante de nós se afastam mais rapidamente e seus espectros são deslocados para o vermelho.
Observatoire de Paris/ASM/Hale observatory
Cálculo do deslocamento espectral do efeito Doppler :
Se o comprimento de onda da luz é λ (em metros), as cristas das ondas são separadas de λ metros e saem do emissor em um intervalo de tempo P segundos, tal que λ = c* P onde c é a velocidade da luz no vácuo (3x108 metros por segundo).
Se a fonte está parada com respeito ao observador, ele verá uma onda com cristas separadas de P e com comprimento de onda λ igual à onda emitida.
Se a fonte está em movimento com uma velocidade vr com respeito ao observador,as cristas emitidas a um intervalo P, entre a emissão de duas cristas a fonte percorreu uma distância d=vr P.
Se a fonte está se afastando, a segunda crista emitidaterá percorrido então um caminho maior, igual a λ+d. O observador verá então um comprimento de onda
E o comprimento de onda recebido será
Que é maior que λ e a luz observada será mais avermelhada que a luz emitida.
Considerando o oposto, se a fontese aproxima do observador, teremos a distância percorrida igual a λ-d. O observador receberá um comprimento de onda
O comprimento de onda recebido é
Que é menor que λ e a luz observada será mais azulada que a luz emitida.