Un fenomeno fisico quotidiano che spiega come il movimento modifica il suono percepito e che trova applicazioni dalla medicina all’astronomia

Quante volte capite di sentire una sirena in lontananza crescere d’intensità e poi, quando l’ambulanza passa vicino, il suono improvvisamente diventa più basso? Questo fenomeno fisico è l’effetto Doppler: spiega come il movimento di una sorgente sonora o di un osservatore modifica la frequenza apparente delle onde.

L’effetto Doppler prende il nome dal fisico austriaco Christian Doppler, che lo descrisse nel 1842. Succede quando la sorgente di onde - cioè la sirena nel caso dell’ambulanza - e l’osservatore non sono fermi l’uno rispetto all’altro. Se la sorgente si avvicina, le creste delle onde sonore sono più ravvicinate tra loro a causa del moto della sorgente e quindi raggiungono l’orecchio dell’ascoltatore più frequentemente: la frequenza percepita aumenta e il tono suona più acuto. Se la sorgente si allontana, le creste arrivano più distanziate nel tempo: la frequenza diminuisce e il tono diventa più grave.

La variazione di frequenza è particolarmente evidente quando la sirena passa vicino perché la componente della velocità lungo la linea diretta tra sorgente e ascoltatore cambia segno: prima è verso l’ascoltatore, cioè in avvicinamento, poi è in allontanamento. Anche una relativamente piccola velocità del veicolo, rispetto alla velocità del suono nell’aria, produce una differenza di frequenza percepibile. La velocità del suono nell’aria a temperatura ambiente è circa 340 metri al secondo; se un’ambulanza viaggia a 20–30 metri al secondo (70–110 km/h), l’effetto Doppler è facilmente udibile.

L’effetto Doppler non riguarda solo il suono, ma è un fenomeno che accomuna le onde in generale. Per questo trova applicazioni ad esempio nel campo della medicina con l’ecografia Doppler che misura la velocità del sangue, e in astronomia per rilevare il moto di stelle e galassie. Nel caso astronomico, è la luce a cambiare frequenza: quando gli oggetti celesti si allontano dalla Terra la loro luce appare spostata verso frequenze più basse dello spettro, e quindi verso il rosso; al contrario, se sono in avvicinamento la loro luce è spostata verso il blu.