Skaņas frekvencei ir īpašības, kas raksturīgas arī vairākām citām parādībām, kas izplatās ar viļņa palīdzību. Tas attiecas, piemēram, uz gaismu vai rentgena stariem. Skaņas frekvence ir noteikts fizikāls lielums, kam raksturīgs pastāvīgs atkārtojumu skaits. To nosaka viļņu skaita attiecība pret laika periodu, kurā tie rodas. Piemēram, skaņas frekvence nosaka to, kādu toni mēs dzirdam. Vai arī mēs nedzirdam, vai vibrācijas ir ārpus mūsu dzirdes spēju robežas – infra- vai ultraskaņas. Ja mēs runājam par gaismas starojumu, tad atkarībā no tā frekvences un viļņa garuma mēs redzam dažādas spektra krāsas: no sarkanas līdz zilai.
Skaņas frekvence un Doplera efekts
Interesantu parādību, kas saistīta ar aplūkojamo daudzumu, sauc par Doplera efektu (nosaukts atklājēja vārdā). To var novērot arī izmantojot gaismas viļņus kā piemēru, taču gaismas izplatīšanās ātrums ir ļoti liels (apmēram 300 tūkstoši kilometru sekundē), un tas ļoti apgrūtina tā novērošanu ikdienas apstākļos. Un skaņas viļņu izplatīšanās ātrums ir ievērojami mazāks. Tātad, kas ir Doplera efekts? Iedomājieties, ka atrodaties galvenā ceļa malā unno tālienes tuvojas mašīna ar strādājošu sirēnu. Kad viņš vēl ir tālu, sirēnas rūkoņa tev šķitīs nedzirdīga. Tas nozīmē, ka skaņas frekvence ir zema. Bet, tuvojoties tuvāk, tas pieaugs arvien vairāk.
Jūs varēsiet dzirdēt augstāku un augstāku toņu, kas sasniegs maksimumu, automašīnai pabraucot jums garām. Kad objekts paiet jums garām un atkal sāk attālināties, skaņas viļņa garums atkal samazināsies (burtiski, izlīdzinās, ja tas ir attēlots grafikā). Tas notiek tāpēc, ka sirēnas skaņu vispirms kaut kādā veidā “uztver” mašīna, kas saīsina attālumu starp viļņa ieplakām (virsām) un paaugstina toni, un tad, gluži pretēji, “aizbēg”, kā rezultātā vilnis it kā “izlīdzinās”. Faktiski to sauc par Doplera efektu.
Efekta vērtība
Tomēr nevajadzētu pieņemt, ka Doplera efekts ir kaut kāds sauss fakts no elektrodinamikas pasaules. Tieši šīs zināšanas plaši izmanto mūsdienu skaņas radaros, kuru pamatā ir viļņu frekvenču mērīšana. Un tādā pašā veidā ceļu policijas darbinieki nosaka transportlīdzekļu ātrumu, un citi attiecīgie dienesti nosaka gaisa kuģu ātrumu, upju plūsmu utt. Pēc šī principa darbojas arī apsardzes signalizācijas, kas reaģē uz kustībām telpā.
Edvīna Habla atklāšana
Bet, iespējams, nozīmīgākais atklājums saistībā ar šo efektu ir Habla likums. Tālajā 1929. gadā ASV astronoms Edvīns Habls nosūtīja savuteleskops zvaigžņotajās debesīs. Vērojot tālas galaktikas, viņš atklāja interesantu lietu. Daudzas no šīm galaktikām bija tītas sarkanā dūmakā. Tāpat kā attālināta objekta skaņa mums tiek dzirdama augstākā toņā, tā arī attālināta ķermeņa krāsa cilvēka acij šķiet sarkanīga. Tas burtiski nozīmēja, ka galaktikas lido prom no mums. Interesanti, ka jo tālāk atrodas galaktika, jo ātrāk tā attālinās. Šis novērojums lielā mērā veicināja mūsdienu astrofiziķu populārāko ideju par Visuma paplašināšanos un Lielo sprādzienu kā tā sākumu.
