Efecto Doppler-Fizeau
Doppler, 1842; Fizeau, 1848
Del helicón a los planetas
La frecuencia de una onda cambia según el punto en que se encuentre el observador. Los melómanos lo sabían de modo instintivo.
En 1842, Johan Christian Doppler, austríaco, uno de los más famosos matemáticos y físicos de su tiempo, observa que la frecuencia de un sonido tal como lo percibe un oyente fijo —la leyenda cuenta que comprendió el fenómeno gracias a un helicón— varía en función de la proximidad o el alejamiento de la fuente, volviéndose más agudo en el primer caso y más grave en el segundo. Doppler extrapola este fenómeno a la luz y lo expone de manera teórica en un pequeño tratado de astronomía titulado: De la luz coloreada y de las estrellas dobles.
Doppler se dio cuenta del alcance de su teoría, pues en el caso de un observador fijo, la diferencia de frecuencia modifica la longitud de onda que la fuente móvil emite y, si el observador está en movimiento, modifica la velocidad aparente de la fuente.
En 1848, el físico francés Armand Fizeau redescubre este fenómeno; hay razones para creer que lo hace de modo independiente, pues la comunicación científica era mucho más lenta que en la actualidad, motivo por el cual esta diferencia se suele denominar efecto Doppler-Fizeau.
Otros «efectos»
El empleo del efecto Doppler-Fizeau se extendió a numerosos campos: de la astronomía a la astrofísica, al sonar y al radar, de los sistemas direccionales marítimos y aéreos a la física nuclear. Su uso se ha
prolongado en el terreno nuclear por el descubrimiento de un fenómeno similar, el efecto Mossbauer, descubierto en 1958.
Una de las aplicaciones más notables del efecto Doppler-Fizeau en astronomía ha sido la posibilidad de calcular la velocidad de rotación y de alejamiento de los cuerpos celestes. Así, en 1965, los americanos Dice y Petergill consiguieron medir el periodo de Mercurio de este modo: enviaron al planeta ondas de radar para captarlas a su vuelta; la superficie del planeta absorbió una pequeña parte de las ondas; otra se aceleró en la superficie inmediata del planeta, transformándose en ondas más cortas. Teniendo en cuenta estas incidencias, la diferencia entre el momento de emisión y el de reflexión, calculado a partir de la velocidad ondulatoria y de la distancia de la Tierra a Mercurio, daba el periodo de rotación del planeta (las emisiones de radar se repitieron cientos de veces a lo largo de varios meses): 59± 3 días en sentido directo alredededor del sol.
El efecto Doppler-Fizeau, indispensable para las comprobaciones de la relatividad, ha permitido establecer que la luz de un cuerpo celeste tiende hacia el extremo rojo del espectro cuando el astro y la Tierra se alejan uno de otro, por alargamiento de la frecuencia de las ondas, y hacia el violeta cuando el astro y la Tierra se aproximan.
Big Bang
La tendencia hacia el rojo de la mayor parte de los cuerpos celestes ha sido la base de la teoría cosmológica del Big Bang, que postula que el universo se halla en constante expansión y que, desde su nacimiento, las frecuencias de las ondas emitidas no han dejado de alargarse. Gracias al efecto Doppler-Fi-zeau se pueden comprender la dinámica de la Vía Láctea y la naturaleza de los quasars, enigmáticos objetos de imagen óptica muy pequeña, con una tendencia hacia el rojo muy acusada que indica una velocidad similar a la de la luz y, en consecuencia, una «huida» igualmente rápida.
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