Effet Doppler
L’effet Doppler est la variation de fréquence d’une onde — sonore, lumineuse ou autre — perçue par un observateur quand la source et l’observateur sont en mouvement relatif. C’est un phénomène universel, aussi bien à l’œuvre dans le son d’une ambulance qui passe que dans la lumière des galaxies qui s’éloignent.
L’analogie sonore
Imaginez une ambulance qui roule vers vous en faisant retentir sa sirène. Le son vous parvient avec une fréquence plus élevée que celle émise — le son est plus aigu. Quand l’ambulance s’éloigne, les ondes sonores sont étirées et la fréquence perçue diminue — le son devient plus grave. C’est exactement l’effet Doppler. La même logique s’applique à la lumière.
L’effet Doppler en astronomie
La lumière d’un astre qui s’éloigne est décalée vers les grandes longueurs d’onde — vers le rouge. C’est le redshift. La lumière d’un astre qui se rapproche est décalée vers les courtes longueurs d’onde — le blueshift. En mesurant ce décalage dans le spectre lumineux d’un objet, les astronomes peuvent calculer sa vitesse de déplacement avec une grande précision.
Applications multiples
L’effet Doppler est utilisé dans de nombreux contextes astronomiques. Il permet de mesurer la vitesse de rotation des étoiles et des galaxies. Il révèle les exoplanètes par la vélocimétrie radiale : une planète en orbite fait bouger son étoile, et ce mouvement se traduit par un décalage périodique des raies spectrales. C’est aussi lui qui a permis à Edwin Hubble de mesurer la récession des galaxies et de découvrir l’expansion de l’univers.
Le saviez-vous ?
L’effet Doppler a été décrit pour la première fois par le physicien autrichien Christian Doppler en 1842. Sa théorie a été vérifiée deux ans plus tard par une expérience originale : un orchestre de musiciens jouant dans un train en mouvement, pendant que des auditeurs à quai notaient le changement de ton.
Questions fréquentes
L’effet Doppler s’applique-t-il à toutes les ondes ?
Oui. Il s’applique à toute onde — sonore, lumineuse, radio, radar. C’est d’ailleurs le principe utilisé par les radars de vitesse routiers et les échographies Doppler médicales pour mesurer la vitesse du sang dans les vaisseaux.
Comment mesure-t-on l’effet Doppler pour la lumière ?
En analysant le spectre lumineux d’un objet et en comparant la position de ses raies spectrales aux positions de référence mesurées en laboratoire. Un décalage vers le rouge indique un éloignement, vers le bleu un rapprochement.
La galaxie d’Andromède s’approche-t-elle de nous ?
Oui. Andromède présente un blueshift, ce qui signifie qu’elle se rapproche de la Voie Lactée à environ 110 kilomètres par seconde. Les deux galaxies entreront en collision dans environ 4,5 milliards d’années.