Doppler Etkisi
Yol kenarında dururken, bir otomobil kornasını çalarak yanınızdan geçip gittiğinde sesin giderek boğuklaştığını fark etmişsinizdir. Oysa sürücünün yanında otururken korna sesinde böyle bir değişiklik olmaz. Yalnızca ses kaynağının uzaklaşmasına bağlı olan bu olay fizikte Doppler etkisi ya da Doppler kayması olarak bilinir. Çünkü olayı ilk kez gözlemleyip açıklayan Avusturyalı fizikçi ve matematikçi Christian Johann Doppler’dir (1803-53).
Bu olayın nedenini anlayabilmek için sesin dalgalar halinde yayıldığını ve bir sesin yüksekliğinin (ince ya da kalın olmasının) frekansına bağlı olduğunu bilmemiz gerekir. Frekans da belirli bir noktadan bir saniyede geçen dalga tepelerinin sayısı ya da sıklığıyla ölçülür.
Yukarıdaki örneği sürdürürsek Doppler etkisini şöyle açıklayabiliriz. Gözlemciye yaklaşan otomobilin kornasının sesi duran bir otomobilinkinden daha yüksek frekansta, yani daha tizdir. Çünkü ses dalgalarının gözlemcinin kulağına ulaşıncaya kadar aldığı yol otomobil yaklaştıkça kısalır. Böylece ses dalgaları daha kısa aralıklarla gelmeye başlar ve o noktadaki dalga tepeleri giderek sıklaşır. Kısacası sesin frekansı, dolayısıyla yüksekliği arttığı için ses tizleşir, yani incelir. Otomobil uzaklaşırken bütün bu süreç tersine döner; dalga tepeleri giderek seyrekleşir, frekans azalır ve ses kalınlaşır.
Doppler etkisi yalnız seste değil ışık dalgalarında da görülür. Bu etkinin en önemli sonuçlarından biri de astronomide “kırmızıya kayma” ya da “maviye kayma” olarak bilinen olgudur. Renkli görmemizin nedeni gözümüzün değişik dalga boylarındaki, yani frekanslardaki ışıklara değişik tepki vermesidir. Hareketli bir kaynaktan gelen sesin frekansı duran bir gözlemci için nasıl değişiyorsa, yıldızlardan gelen ışığın dalga boyu da yıldızın hareketine bağlı olarak değişecektir. Bu nedenle astronomlar, Güneş Sistemi’ne yaklaşan ya da ondan uzaklaşan yıldızların ve gökadaların hızını ölçmek için Doppler etkisinden yararlanırlar. Tıpkı ses örneğinde olduğu gibi, yaklaşan bir yıldızın ışığı duran bir yıldızın ışığından daha yüksek frekansta, başka bir deyişle daha kısa dalga boyunda gelecektir. Görünür ışığın tayfında en kısa dalga boylarının yer aldığı uçta mavi bulunduğundan, söz konusu yıldızın ışığı gözümüze daha mavi görünür. Öte yandan, uzaklaşan bir yıldızın ışığı duran bir yıldızın ışığından daha alçak frekansla, yani daha uzun dalga boyuyla yeryüzüne ulaşır. Görünür ışığın tayfında en uzun dalga boylarının yer aldığı uçta kırmızı bulunduğundan, uzaklaşan yıldızlar da daha kırmızı olarak görünür. Yıldızların yapısındaki kimyasal elementlerin o yıldızın tayfında oluşturduğu çizgiler normalde bulunmaları gereken yerden başka yere kaymış oldukları için, Doppler etkisinden ileri gelen bu olaya kırmızıya ya da maviye kayma denir. Gerçekten de bu çizgiler yaklaşan yıldızların ışığında tayfın mavi ucuna, uzaklaşan yıldızlarda ise kırmızı ucuna doğru kaymıştır. Bu çizgiler normal konumlarının ne kadar dışına kaymışsa, o gökcismi de o kadar hızlı yaklaşıyor ya da uzaklaşıyor demektir. Kuvazar denen bazı gökcisimlerinde kırmızıya kayma o kadar büyüktür ki, tayfın morötesi bölümünde bulunması gereken çizgiler görünür ışığın yeşil bölümüne kaymıştır. Bu da kuvazarların neredeyse ışık hızıyla bizden uzaklaştığını gösterir.
