El efecto Doppler

El efecto Doppler es el cambio de frecuencia de las ondas, ya sean sonoras, luminosas o de cualquier otro tipo, cuando el emisor de las ondas se acerca o se aleja del observador. Se explica mejor con un ejemplo.

Pulsa el botón de "marcha" del dibujo:

El punto rojo representa un sitio donde explota una bomba cada tres segundos. Los círculos azules son las ondas expansivas de los bombazos. El punto verde es un helicóptero que se está quieto a un kilómetro más o menos oyendo las explosiones. Lo de la izquierda es la aguja de un cronómetro, que da una vuelta cada tres segundos. La aguja se pone roja cuando en el helicóptero ven una explosión, y se pone verde cuando oyen una explosión.

Si el helicóptero está quieto, oirá una explosión cada tres segundos. Poniendo el helicóptero un poco más a la izquierda (con el ratón), el retraso de las ondas será mayor, porque las ondas recorren más espacio, pero se seguirá oyendo una explosión cada tres segundos. Tanteando, podemos encontrar lugares del dibujo en los que el helicóptero ve una explosión al mismo tiempo que oye otra diferente; en esos puntos, el cronómetro sólo señala una luz verde.

Pulsa el botón de "movimiento". El helicóptero empezará a alejarse, o a acercarse del foco de las explosiones. Si se aleja, pasarán más de tres segundos entre que oye una explosión y oye la siguiente. Si se acerca pasará todo lo contrario.

El mismo razonamiento se aplica a cualquier tipo de ondas. En el caso de las ondas sonoras, si la sirena de una ambulancia toca una cierta nota, digamos el "la", y se acerca a nosotros a una velocidad del 10% de la velocidad del sonido, oiremos la nota de frecuencia 10% superior, que es el "si", y si se aleja a la misma velocidad oiremos el "sol".

A las ondas luminosas les pasa lo mismo, pero se nota bastante menos. Por ejemplo, si la ambulancia se acercase a un semáforo rojo a una velocidad del 20% de la velocidad de la luz, lo vería verde. Pero claro, las ambulancias no corren tanto, mientras que velocidades como el 10% de la del sonido son de lo más corriente en las carreteras.

El efecto Doppler de la luz se usa para medir la velocidad a la que las cosas se alejan o se acercan de nosotros. Lo mismo sirve para medir la velocidad de un coche, haciendo rebotar en él una onda de radar o un haz de láser, como para medir la velocidad a la que una estrella se aleja o se acerca de nosotros. Para calcular la velocidad del objeto hay que conocer la frecuencia (el color) que tiene la luz cuando llega a nosotros y la que tenía cuando salió. La parte difícil, claro, es saber qué color tenía la luz cuando salió de la estrella.

Para conocer el movimiento de una estrella en el espacio, su velocidad a lo largo de la línea de visión se determina por el efecto Doppler de su luz, y su velocidad transversal se mide por el movimiento propio de la estrella. En el caso de una galaxia, el efecto Doppler nos permiten averiguar su velocidad de alejamiento o acercamiento, pero su movimiento en perpendicular a la línea de visión no se puede medir de ninguna manera.

El efecto Doppler tanbién permite detectar astros invisibles. Si una estrella tiene un cuerpo que gira a su alrededor (otra estrella, un planeta grande, o un agujero negro), la velocidad radial de la estrella experimentará oscilaciones, por culpa de la atracción gravitatoria de ese cuerpo, y si las podemos detectar sabremos que allí hay algo dando vueltas a la estrella aunque no lo veamos. De esta manera se ha podido saber de la existencia de planetas grandes, de la masa de Júpiter, o mayores, alrededor de algunas estrellas.

Los planetas extrasolares más pequeños que se han detectado hasta ahora tienen la masa de la tierra, pero están dando vueltas a un púlsar. Los púlsares son estrellas frías y muy radiactivas, y por eso es difícil que en esos planetas haya vida como la que conocemos. Es posible que cualquier día de éstos se empiecen a detectar planetas extrasolares parecidos a la tierra.