Der Doppler-Effekt – kurz erklärt

Der Doppler-Effekt gehört zu den wichtigsten Phänomenen in der Physik. Es handelt sich um einen Effekt, der mathematisch beschreibt, wie sich die Wellenlänge einer Welle verändert, wenn sich der Wellenerreger oder der Wellenempfänger bewegen. Es gibt ein allseits bekanntes Beispiel des Effekts im Alltag, wenn sich die Tonhöhe einer relativ zu uns bewegten Schallquelle verändert, z.B. das Martinshorn eines Rettungswagens oder das Motorengeräusch in der Formel-1. Der Doppler-Effekt tritt allerdings nicht nur bei akustischen Wellen auf, sondern vor allem auch bei elektromagnetischen Wellen, also Licht – das macht ihn bedeutsam für die Astronomie.

Benannt wurde der Doppler-Effekt nach dem österreichischen Physiker und Mathematiker Christian Johann Doppler (1803 – 1853). Er machte den bemerkenswerten und weitsichtigen Kommentar, dass Astronomen den von ihm entdeckten Effekt benutzen werden, um die Bewegung und Entfernung der Sterne zu messen – und damit hatte er Recht. Ich möchte hier zum einen auf den akustischen Doppler-Effekt eingehen, weil er am verständlichsten die Doppler-Eigenschaften darstellt, zum anderen auf den Effekt bei Licht, da dieser eben für die Astronomie von so großer Bedeutung ist.

Der akustische Doppler-Effekt

Schall breitet sich in einem Medium wie Luft oder Wasser, bildhaft gesprochen, wellenförmig mit Schallgeschwindigkeit (ca. 1.235 km/h) aus. Die Wellenlänge, also der Abstand von einem Wellenkamm zum nächsten, wird als Frequenz bezeichnet. Die empfangene Frequenz erhöht sich bzw. die empfangene Wellenlänge verkürzt sich, wenn sich die Schallquelle auf den Empfänger zu bewegt. Die sich ausbreitende Welle wird anschaulich gewissermaßen gestaucht. Entfernt sich die Schallquelle, passiert das genaue Gegenteil, denn die empfangene Frequenz wird niedriger bzw. die empfangene Wellenlänge wird erhöht. Dann wird die sich fortpflanzende Welle anschaulich gesprochen gedehnt.

doppler-effektakustischer Doppler-Effekt. 1. Das Auto steht 2. Das Auto bewegt sich

Der Doppler-Effekt bei Licht

Der Doppler-Effekt bei Licht verhält sich paradoxerweise anders als bei der Akustik. Seit Einsteins Relativitätstheorie wissen wir, dass Licht sich immer gleich schnell ausbreitet, unabhängig von dem Bewegungszustand der Lichtquelle. Elektromagnetische Strahlung verhält sich also komplett anders als Schall, zusätzlich kann sie sich auch im Vakuum fortpflanzen, Schall kann das nicht, da er Teilchen zum Schwingen bringen muss um sich fortzubewegen. Im Vakuum gibt es aber (idealerweise) keine Teilchen. Auch bei Licht erhöht bzw. verkürzt sich die empfangene Wellenlänge, wenn sich die Lichtquelle mit der Relativgeschwindigkeit auf den Beobachter zu bewegt. Wenn wir das empfangene Licht nun in sein Spektrum aufteilen, stellen wir fest, dass sich die Lichtfarbe zum blauen hin verändert, weswegen dies auch „Blauverschiebung“ genannt wird. Entfernt sich die Lichtquelle, wird die empfangene Strahlungsfrequenz kleiner bzw. die empfangene Lichtwellenlänge wird größer. Die Physiker sprechen dann von einer „Rotverschiebung“, genauer einer Doppler-Rotverschiebung.

Doppler-Effekt LichtHier ist sehr schön die Blau-bzw. Doppler-Rotverschiebung veranschaulicht. Quelle: der-kosmos.de

Doch vorsicht. Die eben erwähnte Art der Rotverschiebung ist nicht die einzige. Die genannte Rotverschiebung benutzen Astronomen, um kosmische Fluchtgeschwindigkeiten von weit entfernten Galaxien auszurechnen. Es gibt allerdings insgesamt 3 Rotverschiebungen, nämlich die kosmologische Rotverschiebung, die Gravitations-Rotverschiebung und eben die Doppler-Rotverschiebung. Diese beiden anderen Varianten lassen sich nur mit Einsteins Relativitätstheorie erklären. Wer mehr darüber wissen möchte, kann hier recht ausführlich darüber lesen.

Über stellariumblog

Stellariumblog ist ein Info-und Newslog. Ich versuche, die oftmals komplizierte und unübersichtliche Fülle an Informationen und Wissen verständlich zu erklären. Mein Ziel ist es, mit diesem Blog so viele Menschen wie möglich von der Astronomie zu begeistern. Natürlich versuche ich, täglich die wichtigsten News aus den Bereichen Astronomie, Astrophysik und vergleichbaren Wissenschaften zu bloggen, ich bin allerdings Berufstätig und habe leider nicht jeden Tag ein bis zwei Stunden Zeit – seid also bitte etwas nachsichtig falls ich nicht immer alles als erster poste ;) Ich freue mich immer über positive Bewertungen, aber auch über konstruktive Kritik sowie Vorschläge und/oder Hinweise auf mögliche Fehler (ich bin auch nur ein Mensch). Ansonsten wünsche ich euch viel Spaß in meinem Blog.
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2 Antworten zu Der Doppler-Effekt – kurz erklärt

  1. wordBUZZz schreibt:

    Ist es nicht auch so, dass junge Sterne eher bläulich erscheinen und ältere Sterne rötlich?

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    • stellariumblog schreibt:

      Hi wordBUZZz

      das hat weniger mit dem Alter der Sterne zu tun. Die Farbe der Sterne resultiert aus ihrer Energie. Je blauer ein Stern strahlt, umso heißer ist er und um so mehr elektromagnetische Strahlung gibt er demzufolge ab. Bei den Roten ist es genau umgekehrt. Wenn du mehr dazu wissen möchtest, kann ich dir diesen Link ans Herz legen, da ist sehr anschaulich beschrieben, was es mit der Farbe von Sternen auf sich hat -> http://lexikon.astronomie.info/sterne/temperatur/

      Danke für deinen Kommentar.

      LG Chris @ stellariumblog

      Gefällt 1 Person

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