Frekvencia zvuku má charakteristiky, ktoré sú charakteristické aj pre množstvo iných javov šíriacich sa pomocou vlny. Platí to napríklad pre svetlo alebo röntgenové žiarenie. Zvuková frekvencia je určitá fyzikálna veličina, ktorá sa vyznačuje konštantným počtom opakovaní. Je určená pomerom počtu vĺn k časovému úseku, počas ktorého sa vyskytujú. Napríklad frekvencia zvuku určuje výšku tónu, ktorú počujeme. Alebo nepočujeme, či sú vibrácie za hranicou našich sluchových možností – infra- či ultrazvuk. Ak hovoríme o svetelnom žiarení, tak v závislosti od jeho frekvencie a vlnovej dĺžky vidíme rôzne farby spektra: od červenej po modrú.
Zvuková frekvencia a Dopplerov efekt
Zaujímavý jav spojený s uvažovanou veličinou sa nazýva Dopplerov jav (pomenovaný po objaviteľovi). Dá sa to pozorovať aj napríklad pomocou svetelných vĺn, ale rýchlosť šírenia svetla je veľmi vysoká (asi 300 tisíc kilometrov za sekundu), a preto je veľmi ťažké ho pozorovať v každodenných podmienkach. A rýchlosť šírenia zvukových vĺn je výrazne nižšia. Čo je teda Dopplerov efekt? Predstavte si, že ste na okraji hlavnej cesty az diaľky sa blíži auto s fungujúcou sirénou. Keď je ešte ďaleko, hukot sirény sa vám bude zdať hluchý. To znamená, že frekvencia zvuku je nízka. Ale ako sa bude približovať, bude rásť viac a viac.
Budete počuť čoraz vyššiu výšku tónu, ktorá bude vrcholiť, keď okolo vás prejde auto. Keď objekt prejde okolo vás a začne sa opäť vzďaľovať, vlnová dĺžka zvuku sa opäť zníži (doslova vyhladí, ak je to znázornené na grafe). Deje sa tak z toho dôvodu, že zvuk sirény najskôr nejakým spôsobom „zachytí“stroj, ktorý skráti vzdialenosť medzi žľabmi (hrebeňmi) vlny a zvýši tón a potom naopak, „utečie“, v dôsledku čoho sa vlna akoby „vyhladzuje“. V skutočnosti sa to nazýva Dopplerov efekt.
Hodnota efektu
Netreba však predpokladať, že Dopplerov jav je nejaký suchý fakt zo sveta elektrodynamiky. Práve tieto poznatky sú široko využívané v moderných zvukových radaroch, ktoré sú založené na meraní vlnových frekvencií. A rovnakým spôsobom policajti dopravnej polície určujú rýchlosť vozidiel a ďalšie príslušné služby určujú rýchlosť lietadiel, toky riek atď. Na tomto princípe fungujú aj alarmy proti vlámaniu, ktoré reagujú na pohyb v miestnosti.
Objav Edwina Hubblea
Asi najvýznamnejším objavom súvisiacim s týmto efektom je Hubbleov zákon. V roku 1929 poslal americký astronóm Edwin Hubble svojďalekohľad na hviezdnu oblohu. Pozorovaním vzdialených galaxií zistil zaujímavú vec. Mnohé z týchto galaxií boli zahalené nejakým haló červeného oparu. Tak ako sa nám vo vyššom tóne ozýva zvuk vzďaľujúceho sa predmetu, aj farba vzďaľujúceho sa telesa sa ľudskému oku javí ako červenkastá. To doslova znamenalo, že galaxie od nás odlietajú. Zaujímavé je, že čím ďalej je galaxia, tým rýchlejšie sa vzďaľuje. Toto pozorovanie výrazne prispelo k najpopulárnejšej myšlienke moderných astrofyzikov o rozpínajúcom sa vesmíre a veľkom tresku ako jeho začiatku.
