צליל שמשתנה כשהוא חולף
עמדו ליד כביש כשאמבולנס דוהר על פניכם. כשהוא מתקרב, הסירנה נשמעת גבוהה; ברגע שהוא חולף, הצליל יורד. הנהג לא שומע שום שינוי. הסירנה משמיעה כל הזמן אותו צליל, ולכן השינוי חייב לנבוע מהתנועה שבין הסירנה לביניכם.
האפקט קרוי על שם כריסטיאן דופלר, פיזיקאי אוסטרי שחזה אותו בשנת 1842. כמה שנים אחר כך, בשנת 1845, בדק אותו המדען ההולנדי כריסטוף בייס־באלוט: נגנים ניגנו צליל קבוע על רכבת נוסעת, ואחרים, שעמדו לצד המסילה, קבעו את גובה הצליל ששמעו.
שיאים מצטופפים ונמתחים
האמבט מראה למה. החרוז מקיש על המים מספר קבוע של פעמים בשנייה, וכל הקשה יוצרת טבעת שמתפשטת במהירות הגל, ומרכזה בנקודה שבה היה החרוז ברגע ההקשה. אם החרוז עומד במקום, לכל הטבעות יש אותו מרכז, והשיאים פרוסים במרווחים שווים לכל הכיוונים.
עכשיו תנו לחרוז לנוע. כל טבעת חדשה מתחילה מעט הלאה מקודמתה. לפני החרוז השיאים נדחסים זה אל זה, כי החרוז עוקב אחרי הגלים של עצמו. מאחוריו הם מתרחקים זה מזה, כי החרוז מתרחק מהם. מהירות הגל לא השתנתה, ולכן שיאים שמגיעים צפופים יותר גם מגיעים לעתים קרובות יותר. מאזין שלפני החרוז שומע תדירות גבוהה יותר; מאזין שמאחוריו שומע תדירות נמוכה יותר.
נסו: קבעו את מהירות המקור על 0, ואז על חצי ממהירות הגל. בחרו פועל תחת הצגת שיאי הגל, והשוו בין המרווחים שלפני החרוז לבין המרווחים שמאחוריו.
בחצי ממהירות הגל, המרחק בין השיאים שלפני החרוז הוא חצי מהמרחק ביניהם כשהוא עומד במקום, ולכן הצליל שם גבוה פי שניים, אוקטבה אחת למעלה. מאחוריו המרחק גדול פי אחד וחצי, ולכן גובה הצליל שם הוא שני שלישים מהמקורי.
המחסום והבום
העלו את מהירות המקור עד מהירות הגל עצמה, פי 1. עכשיו הוא עומד בקצב של כל שיא שהוא יוצר, וכולם נערמים לחזית גבוהה אחת ממש לפניו. אצל מטוס זה מחסום הקול: האוויר שלפניו נערם לקפיצה חדה אחת בלחץ. המטוס הראשון שאושר שטס מהר יותר מהקול בטיסה אופקית היה בל X-1, שהטיס צ’אק ייגר בשנת 1947.
הגבירו עוד את המהירות, והחרוז מקדים את הגלים של עצמו. שום אדווה לא מגיעה למים שלפניו. מאחוריו, הטבעות שהוא משאיר חופפות זו לזו לאורך שני קווים ישרים שיוצרים צורת V, ובשלושה ממדים חרוט. ככל שהמקור מהיר יותר, החרוט צר יותר. כשהשפה של החרוט הזה חולפת עליכם, אתם שומעים בבת אחת את כל מה שנערם: בום על־קולי.
איפה משתמשים בזה
הסחות דופלר הן דרך למדוד מהירות מרחוק. מכ״ם המשטרה משווה את התדירות של גלי המיקרו שהוא שולח לתדירות של אלה שחוזרים ממכונית. רופאים משתמשים באולטרה סאונד שמוחזר מתאי דם נעים כדי למדוד את זרימת הדם. אסטרונומים מודדים איך הצבע של אור כוכב מוסט כשהכוכב נע לעברנו או מאיתנו, וכך מצאו כוכבי לכת רבים סביב כוכבים אחרים, לפי התנודה הזעירה שמשיכת כוכב הלכת גורמת לכוכב שלו.
מה המודל משאיר בחוץ
החרוז נע בקו ישר במהירות קבועה, ואז מורם ומוטבל שוב בתחילת האמבט, ולכן האדוות הישנות ביותר באות ממעברים קודמים. מקור אמיתי בתנועה משנה גם את עוצמת הגלים שלו ואת צורתם, וגל הלם אמיתי הוא קפיצה תלולה בלחץ, שמודל האדוות העדין הזה רק משרטט בקווים כלליים. המאזין כאן עומד במקום; כשדווקא המאזין נע, התדירות משתנה גם כן, לפי כלל שונה מעט.