ปรากฏการณ์ดอปเปลอร์

เสียงคือช่วงอัดและช่วงขยาย ในสื่อกลางที่มันเกิด มาคิดดูแล้วมันก็คือแรงสั่นที่แผ่ออกมา โดยอยู่ในรูปของคลื่นเสียงในอากาศ คลื่นเสียงเป็นสิ่งที่มองไม่เห็น แต่เรา สามารถได้ยินมันได้ ได้ยินหรือเปล่าล่ะ? เสียงจะเปลี่ยนไปทันทีเมื่อ รถพยาบาลแล่นผ่านไป ระดับเสียงจะลดลงเมื่อแหล่งกำเนิดเสียง เคลื่อนที่ไปทางอื่น แน่นอนว่าเสียงจะเบาลงเมื่อรถพยาบาล แล่นออกไปไกลขึ้น ไม่สิ ไม่ใช่อ่อนหรือเบาลง แต่เสียงเบสที่เพิ่มขึ้นของมัน จะทำให้ระดับเสียงเพิ่มขึ้น เวลาที่มันเข้ามาใกล้ๆ - ก็แปลกดี - ว้าว นี่ไงมาอีกคันแล้ว ใช่แล้ว สองคนนั้นต้องได้ยินเสียงนั่นแน่ ความดังของเสียงที่เราได้ยินจะ ต่างกันไป ตามระยะทางของแหล่งกำเนิดเสียง และคนฟัง นี่คือรถพยาบาล เสียงไซเรนจากรถจะถูกส่ง ออกไปในทุกทิศทาง โดยคลื่นเสียงในอากาศจะใช้ความเร็ว อยู่ที่ 340 เมตร/วินาที แต่รถพยาบาลเองก็แล่นไปด้วยเช่นกัน คลื่นเสียงที่อยู่หน้ารถจึง แผ่ไปถึงหูของทุกคนได้ คลื่นเสียงแต่ละคลื่นนั้น มีขนาดสั้นกว่ากันเล็กน้อย คลื่นที่มีความยาวสั้นกว่า ก็จะมีความถี่สูงกว่า และยิ่งความถี่ของคลื่นสูงมากเท่าไหร่ ระดับเสียงก็จะยิ่งดังตามไปเท่านั้น เมื่อรถพยาบาลแล่นผ่านพวกเราไป คลื่นเสียงที่กลับไปยังแหล่งกำเนิด ก็จะยิ่งไกลจากเราไปเรื่อยๆ และเมื่อความยาวคลื่นเพิ่มขึ้น ความถี่ของมันก็จะลดลง ทำให้ระดับเสียงที่เราได้ยินเบาลงกว่าเดิม ผู้ที่หาคำตอบในเรื่องของการเคลื่อนที่ ของคลื่นเสียงจากแหล่งกำเนิด ก็คือคริสเตียน ดอปเพลอร์ ดอปเพลอร์เป็นนักคณิตศาสตร์ และนักฟิสิกส์ชาวออสเตรีย เขาชีวิตอยู่ในศตวรรษที่ 19 โดยปรากฎการณ์นี้ได้ถูกตั้งชื่อว่า ดอปเพลอร์ตามชื่อของเขา ว่าแต่คนขับรถพยาบาลล่ะจะได้ยิน เสียงแบบไหนตอนที่อยู่ในรถ คนขับไม่รู้หรอกว่าเรา ยืนฟังเสียงจากตรงไหน และเสียงก็จะเปลี่ยนไปตาม ที่อยู่นั้นๆ ถูกต้องแล้ว เราจะสังเกตปรากฎการณ์ ดอปเพลอร์ได้ก็ต่อเมื่อแหล่งกำเนิดเสียง หรือตัวเราเป็นฝ่ายเคลื่อนที่ โดยที่ 2 สิ่งจะต้องเคลื่อนที่ไปแบบสัมพันธ์กัน ถ้าแหล่งกำเนิดเสียงอยู่ห่างจากเรา ระดับของเสียงที่ได้ยินจะลดลง และถ้าแหล่งกำเนิดเสียงอยู่ใกล้เรา ระดับของเสียงที่ได้ยินจะชัดขึ้น แต่คนขับรถก็อยู่บนรถพยาบาล และเคลื่อนที่ไปด้วยความเร็ว และทิศทางเดียวกับเสียงไซเรนนะ ระยะของแหล่งกำเนิดเสียง กับคนขับจึงไม่เปลี่ยนไป ดังนั้นคนขับรถจะไม่รู้สึกถึง ปรากฎการณ์ดอปเพลอร์หรอก นี่คือปรากฎการณ์ที่ตามมาเป็นลำดับท้ายสุด มันคือซอนิกบูม มันเกิดตอนเครื่องบินบินไปด้วยความเร็ว เหนือเสียง - เครื่องบินเร็วเหนือเสียง เมื่อเครื่องบินมีความเร็วที่มากกว่าเสียง คลื่นเสียงที่เคยพุ่งออกไปข้างหน้า ก็จะมาอยู่ข้างหลังเครื่องบิน และถ้าลองมายืนอยู่ตรงจุดนี้ เราก็จะไม่ได้ยินเสียงอะไรเลย ตอนที่เครื่องบินนั้นอยู่เหนือเราขึ้นไป แต่มันจะเกิดอะไรขึ้นกันล่ะ กลายเป็นว่าตอนนี้มีเสียงมากมาย เข้ามาในหูเราพร้อมๆกัน แล้วเสียงของมันก็ดังเอามากๆเลย ซอนิกบูมเนี่ย เหมือนรอยทางน้ำที่เกิดขึ้นหลังจาก มีเรือแล่นผ่านไปนั่นแหละ คลื่นกระแทกจะเกิดขึ้นที่ด้านหลัง ของเครื่องบินที่เร็วเหนือเสียง ในคลื่นกระแทกจะมีทั้งช่วงอัดและ ช่วงขยายที่รุนแรงในอากาศอยู่ ซอนิกบูมจะหมุนเป็นวงอยู่เหนือพื้น ตามหลังเครื่องบินไปติดๆเลย ถ้าเครื่องบินนั้นไม่ได้บินอยู่สูงนัก ซอนิกบูมที่ทรงอานุภาพ ก็สามารถทำให้กระจกแตกหรือ ทำให้บ้านเรือนพังลงมาได้นะ ผลกระทบนี้จะเกิดเมื่อคลื่นหลายตัว ผ่านเข้าไปพร้อมกันในสถานที่เดียวกัน ทั้งยังส่งผลต่อกันและกันได้ ซึ่งเรา จะเรียกมันว่าการแทรกสอดของคลื่น เมื่อคลื่นหลายตัวเกิดขึ้นพร้อมกัน นั่นแปลว่าจุดยอดคลื่น และช่วงที่เป็นแอ่งกระทะก็จะชนกัน นั่นแปลว่ามันจะเพิ่มขนาดให้กัน ซึ่งเรียกกันว่าการแทรกสอดแบบเสริม ซอนิกบูมถือว่าเป็นการแทรกสอด แบบเสริมของคลื่นกระแทก ที่จะเกิดเมื่อมีบางสิ่งสามารถเคลื่อนที่ ได้เร็วกว่าเสียง เสียงนั้นจะสัมพันธ์กับการเคลื่อนที่ ยิ่งถ้าแหล่งกำเนิดเสียงเคลื่อนที่ อย่างสัมพันธ์กับตัวเราด้วยแล้ว ความดังของเสียงที่ได้ยินก็จะต่างกับ เสียงที่มาจากแหล่งกำเนิดที่อยู่กับที่ แบบนี้นี่เอง