Sonnenuntergang in Kassel (Lara Bendig)

Samstag, 9. Januar 2021

Dopplereffekt in der Astronomie: I Einleitung und Grundlagen

 In dieser Postserie möchte ich auf die vielfältigen Anwendungen des Dopplereffektes in der Astronomie eingehen.

Zuerst aber müssen wir Grundlagen zum Dopplereffekt aus der Postserie vom August wiederholen:

Christian Doppler (1803-1853) wollte eigentlich die Farben von Sternen in Doppelsternsystemen erklären...("Über das farbige Licht der Doppelsterne und einiger anderer Gestirne des Himmels").

Heute wissen wir, dass die Farben der Sterne durch die Oberflächentemperatur (und bei Rotverfärbung durch den interstellaren Staub) bestimmt sind, nicht durch ihre Bewegung. Dieser Bewegungseffekt ist zu klein.

Den akustischen Effekt konnte man aber mit einem auf einer Dampflokomotive mitfahrenden Trompeter und einem Musiker, der den Tonunterschied am Bahndamm genau analysieren konnte, experimentell zu Dopplers Lebzeiten nachweisen.



Leider wird immer noch die Rotverschiebung der Galaxienspektren durch die Expansion des Universums als Dopplereffekt interpretiert und sogar von der Flucghtgeschwindigkeit der Galaxien gesprochen...nicht nur in Laienkreisen...

Dazu habe ich sehr viel in der Postserie vom August und später geschrieben. In der Suchmaschine des Blogs muss man nur Rotverschiebung oder Dopplereffekt eingeben, dann kommt man leicht auf alle Seiten dazu. 

Wir halten hier nur fest:  

Die kosmische Rotverschiebung ist kein Dopplereffekt, denn sie kann nicht auf eine Bewegung der Galaxien zurückgeführt werden.

Der Dopplereffekt beschreibt eigentlich ein Transportphänomen:

Wenn ein Bäcker Teig auf ein Fließband zum Ofen legt, kommen die Teigstücke häufiger an, wenn der Bäcker sich dabei auf den Ofen zubewegt, und weniger häufig, wenn er vom Ofen, beim Auflegen der Teigstücke auf das Band, weggeht.

Bei Leifiphysik hat man das mit einem Mann symbolisiert, der ständig Hunde losschickt. Das Bild zeige ich mal. Da ich nie herausgefunden habe, wo all die vielen Hunde herkommen, nehme ich lieber den Bäcker und den Teig...

 Bei Wellen sind es die Wellenberge, die man sich anstelle der Teigröllchen auf dem Fließband vorstellen kann. Wenn die Wellenberge häufiger ankommen, erkennt man das als eine Verkürzung der Wellenlänge. Das nennt man Blauverschiebung, schließlich ist die Wellenlänge der Abstand zweier benachbarter Wellenberge.

Kommen die Wellenberge etwas seltener an, so verlängert sich die Wellenlänge. Das nennt man eine Rotverschiebung.

In der Schule behandelt man zwangsweise den Dopplereffekt bei Schall. Da muss man unterscheiden, ob sich die Schallquelle (der teigröllchenauflegende Bäcker) oder der Empfänger (hier der Ofen) bewegt.

Es gibt vier Fälle:

1) Sender entfernt sich vom Empfänger

2) Sender läuft auf Empfänger zu

3) Empfänger entfernt sich vom Sender

4) Empfänger kommt auf Sender zu

All das kann man in einer wunderschönen Animation bei Leifiphysik mal selbst ausprobieren:

 Simulation zum Dopplereffekt

 Im nächsten Post wiederholen wir dann noch mal die mathematischen Aspekte, bevor wir dann wirklich zu den Anwendungen kommen.

 

Keine Kommentare:

Kommentar posten

Kommentar eingeben