ما هو تأثير دوبلر ؛ و ما علاقته بعلم الفلك ؟
ما هو تأثير دوبلر ؟
هو ظاهرة في الفيزياء تتعلق بدراسة تغير تردد الموجات (مثل الضوء أو الموجات الصوتية) عندما يكون المصدر أو المراقب في حركة نسبية، أي تغير ظاهري في التردد (الاهتزاز) وطول الموجات الصادرة عن جسم متحرك بالنسبة لمراقب، فعندما يتحرك المصدر نحو المراقب يكون التردد أعلى من التردد الأصلي (تأثير دوبلر الأزرق)، وعندما يتحرك المصدر بعيدًا عن المراقب، يكون التردد أقل من التردد الأصلي (تأثير دوبلر الأحمر). يُستخدم هذا المفهوم في الفلك لقياس سرعة الكواكب والنجوم، وفي الطب لقياس سرعة تدفق الدم.
لماذا سمي باسم تأثير دوبلر (Doppler effect) ؟
كان أول من قام بدراسة ظاهرة تأثير دوبلر الفيزيائي النمساوي يوهان دوبلر؛ لذا سُميت ظاهرة أو تأثير دوبلر تيمناً باِسمه.
تأثير دوبلر و أهميته في علم الفلك
ولكن كيف نستفيد من تأثير دوبلر في دراسة علم الفلك ؟
إذا كنت قد سمعت قطاراً ذي صوتٍ صاخبٍ يمر بالقرب منك؛ فأنت بالتأكيد لاحظتَ تأثير دوبلر؛ فعندما يقترب منك تسمع صوتاً قوياً ثم يبدأ الصوت بالانخفاض تدريجياً كلما ابتعد عنك، نفس الشيء ينطبق على الضوء؛ فمثلاً ضوء النجوم؛ إذا كان هناك نجمةٌ تتحرك باتجاهنا، فإن موجات الضوء التي تبثها ستكون أقصر قليلاً بسبب قربها لنا؛ أما إذا كانت هذه النجمة تبتعد عنا، فتبدو موجات الضوء أطول؛
فأطوال موجية أقصر للضوء تعني أن الضوء منزاحٌ نحو الأزرق، والأطوال الموجية الأطول تعني أن الضوء منزاحٌ نحو الأحمر؛ هذا التأثير ليس كبيراً لمعظم النجوم.
ولتبسيط الفكرة أكثر نعود لمثالنا عن القطار؛ فافترض أنك عامل في محطة القطارات وتعلم نغمة صفارات هذه القطارات بدقةٍ بحكم الخبرة اليومية، ويمكنك تحديد قطارٍ معينٍ من صفارته، والآن افترض أن القطار كان يتحرك باتجاهك أو مبتعداً عنك؛ حتى وإن كانت عيناك مغلقتين يُمكنك تحديد حركة القطار؛ لأنه يمكنك سماع الصفارة بنغمةٍ أعلى أو أخفض مما يجب أن تكون، ويمكنك تقدير سرعة تحرك القطار باتجاهك أو مبتعداً عنك ! يمكننا اسقاط الشيء نفسه على ضوء النجوم؛ إذا نظرت إلى كل الألوان المختلفة الآتية من نجمٍ ما ستلاحظ أنماطاً معينةً من الضوء تسمى خطوط الطيف المضيئة والسوداء.
تلك الأنماط أُنتِجَت بواسطة العناصر والجزيئات في غلاف النجوم الجوي؛ ويمكننا صناعة هكذا أنماط هنا على الأرض، فيمكننا معرفة اللون الذي يجب أن يكون عليه كل نمط، فإذا كانت هذه الأنماط منزاحة نحو الأزرق في ضوء النجوم، نعرف أن النجم يتحرك نحونا؛ أما إذا كان النمط منزاح نحو الأحمر، فالنجم يتحرك مبتعداً عنا. في الحقيقة أول من لاحظ هذا التأثير فلكياً هو الفلكي الأمريكي إدوين هابل عام 1929م، فاكتشف أن المجرات وبعض النجوم تتحرك مبتعدةً عنا، وقد صاغ عليه قانونه (قانون هابل) الذي ينص على أن السرعة التي تبتعد بها مجرة من المجرات عنا تتناسب تناسباً طردياً مع المسافة بينها وبين الأرض.
ولتبسيط الفكرة أكثر نعود لمثالنا عن القطار؛ فافترض أنك عامل في محطة القطارات وتعلم نغمة صفارات هذه القطارات بدقةٍ بحكم الخبرة اليومية، ويمكنك تحديد قطارٍ معينٍ من صفارته، والآن افترض أن القطار كان يتحرك باتجاهك أو مبتعداً عنك؛ حتى وإن كانت عيناك مغلقتين يُمكنك تحديد حركة القطار؛ لأنه يمكنك سماع الصفارة بنغمةٍ أعلى أو أخفض مما يجب أن تكون، ويمكنك تقدير سرعة تحرك القطار باتجاهك أو مبتعداً عنك ! يمكننا اسقاط الشيء نفسه على ضوء النجوم؛ إذا نظرت إلى كل الألوان المختلفة الآتية من نجمٍ ما ستلاحظ أنماطاً معينةً من الضوء تسمى خطوط الطيف المضيئة والسوداء.
تلك الأنماط أُنتِجَت بواسطة العناصر والجزيئات في غلاف النجوم الجوي؛ ويمكننا صناعة هكذا أنماط هنا على الأرض، فيمكننا معرفة اللون الذي يجب أن يكون عليه كل نمط، فإذا كانت هذه الأنماط منزاحة نحو الأزرق في ضوء النجوم، نعرف أن النجم يتحرك نحونا؛ أما إذا كان النمط منزاح نحو الأحمر، فالنجم يتحرك مبتعداً عنا. في الحقيقة أول من لاحظ هذا التأثير فلكياً هو الفلكي الأمريكي إدوين هابل عام 1929م، فاكتشف أن المجرات وبعض النجوم تتحرك مبتعدةً عنا، وقد صاغ عليه قانونه (قانون هابل) الذي ينص على أن السرعة التي تبتعد بها مجرة من المجرات عنا تتناسب تناسباً طردياً مع المسافة بينها وبين الأرض.
وطريقة الإنزياح هذه يستعملها الفلكيون كثيراً لحساب سرعات النجوم والمجرات في الكون، ويمكن استخدامها أيضاً لاكتشاف النجوم المختبئة؛ وقد مكنت العلماء من معرفة سرعة ابتعاد المجرات عن الأرض من خلال قياس مقدار الانزياح الأحمر الذي نجده عند قياس أطياف تلك المجرات، والتي أثبتت أن الكون يتمدد ما أدى إلى إثبات حدوث نظرية الانفجار العظيم قبل 13.7 مليار سنة ونشأة الكون !
موضوع: تأثير دوبلر ؛ ما هو وما علاقته بعلم الفلك ؟
إعداد: محمد هيثم البيك
تدقيق علمي وتعديل: فراس كالو
تدقيق لغوي: محمد طحان
المصادر
- briankoberlein.com
- الموسوعة العربية الميسرة، 1965
- البعلبكي، منير (1991)؛ موسوعة المورد. موسوعة شبكة المعرفة الريفية.
- Malcolm S Longair (2006). The Cosmic Century. Cambridge University Press. صفحة 109
- Peter Coles, الناشر (2001). Routledge Critical Dictionary of the New Cosmology. Routledge. صفحة 202
