تتمكن الخفافيش من الطيران في الكهوف المظلمة دون الاصطدام بجدرانه لأنها تعتمد على ظاهرة

الإجابة هي : ظاهرة دوبلر

ظاهرة دوبلر

ظاهرة دوبلر أو تأثير دوبلر Doppler Effect هي سلسلة من التغيرات الظاهرية التي تطرأ على الترددات أو الأطوال الموجية الخاصة بالأمواج عند رصدها بواسطة مراقب متحرك بالنسبة للمصدر الموجي، وتعود سبب تسميته إلى الفيزيائي النمساوي دوبلر عام 1842م.

تتطلّب ظاهرة دوبلر ضرورة ثبات المشاهد ليتمكن من تسجيل التغيرات التي تحدث على الأطوال الموجية للموجات القادمة إليه من مختلف المصادر؛ سواء كانت صوتية أو ضوئية، وبناءً على ما يرصده المشاهد يتحدد فيما إذا كان الجسم في طريقه للاقتراب أو الابتعاد.

تطبيقات على ظاهرة دوبلر

ظاهرة ديبلر واحدة من الظواهر التي نلاحظها يومياً، ومن الأمثلة على ذلك: اقتراب عربة حريق أو إسعاف عند مرورها بالشارع عند سماع صافرتها فكلما اقتربت فإن ترددّ صوتها يرتفع؛ نظراً لانضغاط طول موجة الصوت إلى حد معين وفقاً لسرعتها؛ وبعد أن تمر عن المارة في الشارع وتبتعد ينخفض تردد صوتها؛ نظراً لازدياد استطالة طول موجاتها.

بالإضافة إلى ما تقدّم؛ فإن الأضواء أيضاً تتأثر بهذه الظاهرة، وبرز ذلك بالاعتماد عليها في رصد النجوم من عالم الفلك الأمريكي هابل سنة 1929م؛ وتمكن بفضلها اكتشاف وجود مجرة أندروميدا خارج نطاق مجرة درب التبانة؛ كما تمكّن أيضاً من رصد السماء، واكتشاف كافة المجرات البعيدة، وعلى إثر ذلك قدّم تفسيراً حول وجود أطياف منزاحة وفقاً لدرجات متفاوتة باتجاه اللون الأحمر في المجرات؛ وبذلك فإن الاكتشاف كان عظيماً بالتعرف إلى اتساع الكون تدريجياً.

أهمية ظاهرة دوبلر

تحظى هذه الظاهرة بأهمية بالغة في علم الفلك؛ وتتلخص أهميتها بتفسيرها لوجود نجم متحرك يبتعد تدريجياً عن الأرض، ويصدر عنه ضوء قد يكون أزرقاً، وفي هذه الحالة فإن الضوء ينبعث بفضل حركة النجم وتوجهه نحو اللون الأحمر للطيف، وتحدث هذه الظاهرة نتيجة الإطالة النسبية لطول موجة الشعاع القادم نحو الأرض بفعل حركة النجم نحو الابتعاد عنها؛ وتؤثر هذه الاستطالة في ظهور الشعاع بلون آخر كلما اتجه نحو الطرف الأحمر من الطيف.

قانون ظاهرة دوبلر

رياضياً تُصاغ نظرية دوبلر رياضياً وفقا لقانونين أساسييّن؛ فالقانون الأول ينص على أن الزمن الدوري أو زمن اهتزازة واحدة فقط تساوي مقلوب التردد؛ ويعبر عنه على النحو الآتي: T=1/f أما فيما يتعلق بالقانون الثاني؛ فينص على وجود علاقة ارتباط تجمع بين سرعة انتشار الموجات C والتردد F والطول الموجي L، وتعتبر العلاقة عكسية مع الفرضية السابقة؛ فعندما يكون أحدهما كبيراً تكون قيمة الآخر صغيرة، ويعبر عن هذا القانون بما يأتي: F=c/L

تأثير دوبلر هو

ظاهرة تٌغير من درجة النغمة الخاصة بالأمواج الصوتية عندما يتحرك مصدر الموجات الصوتية (صافرة القطار في هذه الحالة) بالموازاة مع المُستمع. مع اقتراب القطار، يتمّ ضغط الموجات الصوتية القادمة من الصافرة قبل القطار المتحرك. تعمل الموجات المضغوطة على إنشاءِ النغمات العالية التي نسمعها قبل مرور القطار. عندما يمر القطار، تنتشر الموجات وتشكل الأصوات الأكثر انخفاضًا التي قد سمعناها سابقًا.

تمّ الكشف عن تأثير دوبلر من قِبل عالم الرياضيات النمساوي كريستيان أندرياس دوبلر في عام 1842 وتمّ نسبه إلى الموجات الصوتية. نحن نعلم الآن أنّ هذه الظاهرة موجودة أيضًا في أنواع أخرى من الموجات، مثل موجات الضوء والموجات الكهرومغناطيسية. تأثير دوبلر له العديد من الاستخدامات الحديثة. الأول هو رادار دوبلر - وهو جهاز يستخدم على نطاق واسع في الجيش، الطيران والرحلات البحرية التي يُمكنها تحديد موقع واتجاه وسرعة الجسم. استخدام آخر في قياس سرعة شرطة المرور، حيث يتمّ استخدام الموجات الكهرومغناطيسية. يتمّ استخدام تأثير دوبلر للموجات الصوتية في علم الفلك من أجل قياس "انزياح أحمر"  - تغيير في الطول الموجي لحساب سرعة واتجاه النجوم والمجرات.