Efecto Doppler

El efecto Doppler es algo que todos experimentamos a diario pero muy pocos conocen. Formalmente, el efecto Doppler es la variación de la longitud de onda de cualquier tipo de onda emitida por un dispositivo que se desplace. Para que se entienda desde un principio recurriré al ejemplo de la ambulancia. Al cruzarse con una ambulancia que se desplaza hacia nosotros en la misma dirección pero en sentido opuesto y a una velocidad muy elevada (obviamente con la sirena emitiendo el sonido característico) a medida que se acerca escuchamos el sonido más agudo y en el momento en que nos alcanza experimentamos una deformación del sonido que deriva hacia un tono más grave al alejarse.

El efecto se produce cuando o la fuente emisora o el receptor se encuentran en movimiento (o ambos a la vez pero con desplazamientos distintos al menos en velocidad). Al acercarse o alejarse de la fuente emisora la frecuencia se modifica y provoca que oigamos el sonido con diferente tono. Este efecto lo propuso por primera vez Christian Andreas Doppler en 1842, en un trabajo titulado "Sobre el color de la luz en estrellas binarias y otros astros", y es que el efecto Doppler no sólo se produce en ondas sonoras, sino en cualquier tipo de onda (incluyendo a las electromagnéticas del espectro visible). La hipótesis del efecto Doppler en ondas sonoras la confirmó Christoph Hendrik Diederik Buys Ballot en 1845 y en ondas electromagnéticas Hippolyte Fizeau en 1848.

Este efecto bastante curioso tiene gran número de aplicaciones basado en el estudio de ondas. Un dispositivo muy conocido que utiliza el efecto Doppler es el Radar, aparato que emite las ondas hacia un objeto y las recibe rebotadas, calculando su distancia por el tiempo que tardan en llegar dichas ondas desde que son emitidas. Si el objeto a medir se encuentra en movimiento se producirá una variación en la frecuencia de llegada de las ondas al radar y se podrá calcular la velocidad a la que el objeto se desplaza (así es como funcionan los equipos de radar de tráfico). Lo mismo sucede con el Sonar de barcos y otros dispositivos de medición más complejos.

En medicina se utiliza el efecto Doppler en algunos diagnósitos por ultrasonidos. Las ecografías realizadas con este principio sirven para medir de forma no invasiva el flujo y la velocidad circulatoria en un vaso u órgano. Además mediante ordenador se puede asignar el color azul para flujos que se acercan y el rojo para flujos que se alejan, obteniendo una imagen más precisa que en la técnica normal.

En lo que respecta al espectro visible, el efecto Doppler de las ondas electromagnéticas emitidas por una gran variedad y cantidad de objetos astronómicos indica que el universo está en expansión. Abunda el denominado "corrimiento al rojo" del espectro de emisión del objeto a analizar respecto a alguno de composición similar tomado como referencia (que se encuentre en reposo relativo respecto a la Tierra). El hecho de que un gran porcentaje de objetos se desplace hacia el rojo implica que el universo se encuentra teóricamente en expansión. De todos modos, según la teoría de la Relatividad, el efecto Doppler de la luz presenta ciertas discrepancias respecto al efecto en el sonido, ya que la velocidad de la luz es constante y la del sonido no.

Como anécdota o hecho curioso cabe destacar la sonoridad de los aviones que viajan a la velocidad del sonido. Debido a que el avión y el frente de ondas viajan a la misma velocidad no se escucha sonido por delante y sí por detras. Además aquí existe una relación importante con las ondas de choque, más conocidas como ondas de Mach, de las que hablaré en otra ocasión. Por último, para quien aún tenga dudas que recuerde este comentario irónico que se suele hacer: "De noche, las luces de los coches que se acercan son blancas mientras que al alejarse se ven rojas" :)