物理の不思議: ドップラー効果 - 救急車のサイレンから宇宙の膨張まで

1. 救急車のサイレンの謎

救急車が近づいてくるときはサイレンの音が高く聞こえ、通り過ぎて遠ざかるときは音が急に低く聞こえます。これが「ドップラー効果」の最も身近な例です。

2. なぜ音が変わるのか？

音は空気の波（疎密波）です。音源が近づくと、波が進行方向に「圧縮」されて波長が短くなり（高音になる）、遠ざかると波が「引き伸ばされて」波長が長くなります（低音になる）。

$$ f' = f \left( \frac{V \pm v_o}{V \mp v_s} \right) $$

  graph TD
    Source["Moving Source (Right)"] -->|Compressed Waves| ObserverA["Observer A (High Pitch)"]
    Source -->|Expanded Waves| ObserverB["Observer B (Low Pitch)"]

3. 光のドップラー効果（赤方偏移）

ドップラー効果は光にも起こります。遠ざかる星から発せられた光は、波長が伸びて「赤っぽく」見えます（赤方偏移）。

4. 宇宙の膨張の発見

エドウィン・ハッブルは、遠くの銀河ほど赤方偏移が大きい（＝速く遠ざかっている）ことを発見し、「宇宙が膨張している」というビッグバン理論の強力な証拠を見つけました。

追加技術検証パート 1

1. 救急車のサイレンの謎

2. なぜ音が変わるのか？

$$ f' = f \left( \frac{V \pm v_o}{V \mp v_s} \right) $$

  graph TD
    Source["Moving Source (Right)"] -->|Compressed Waves| ObserverA["Observer A (High Pitch)"]
    Source -->|Expanded Waves| ObserverB["Observer B (Low Pitch)"]

3. 光のドップラー効果（赤方偏移）

ドップラー効果は光にも起こります。遠ざかる星から発せられた光は、波長が伸びて「赤っぽく」見えます（赤方偏移）。

4. 宇宙の膨張の発見

追加技術検証パート 2

1. 救急車のサイレンの謎

2. なぜ音が変わるのか？

$$ f' = f \left( \frac{V \pm v_o}{V \mp v_s} \right) $$

  graph TD
    Source["Moving Source (Right)"] -->|Compressed Waves| ObserverA["Observer A (High Pitch)"]
    Source -->|Expanded Waves| ObserverB["Observer B (Low Pitch)"]

3. 光のドップラー効果（赤方偏移）

ドップラー効果は光にも起こります。遠ざかる星から発せられた光は、波長が伸びて「赤っぽく」見えます（赤方偏移）。

4. 宇宙の膨張の発見

追加技術検証パート 3

1. 救急車のサイレンの謎

2. なぜ音が変わるのか？

$$ f' = f \left( \frac{V \pm v_o}{V \mp v_s} \right) $$

  graph TD
    Source["Moving Source (Right)"] -->|Compressed Waves| ObserverA["Observer A (High Pitch)"]
    Source -->|Expanded Waves| ObserverB["Observer B (Low Pitch)"]

3. 光のドップラー効果（赤方偏移）

ドップラー効果は光にも起こります。遠ざかる星から発せられた光は、波長が伸びて「赤っぽく」見えます（赤方偏移）。

4. 宇宙の膨張の発見

追加技術検証パート 4

1. 救急車のサイレンの謎

2. なぜ音が変わるのか？

$$ f' = f \left( \frac{V \pm v_o}{V \mp v_s} \right) $$

  graph TD
    Source["Moving Source (Right)"] -->|Compressed Waves| ObserverA["Observer A (High Pitch)"]
    Source -->|Expanded Waves| ObserverB["Observer B (Low Pitch)"]

3. 光のドップラー効果（赤方偏移）

ドップラー効果は光にも起こります。遠ざかる星から発せられた光は、波長が伸びて「赤っぽく」見えます（赤方偏移）。

4. 宇宙の膨張の発見

追加技術検証パート 5

1. 救急車のサイレンの謎

2. なぜ音が変わるのか？

$$ f' = f \left( \frac{V \pm v_o}{V \mp v_s} \right) $$

  graph TD
    Source["Moving Source (Right)"] -->|Compressed Waves| ObserverA["Observer A (High Pitch)"]
    Source -->|Expanded Waves| ObserverB["Observer B (Low Pitch)"]

3. 光のドップラー効果（赤方偏移）

ドップラー効果は光にも起こります。遠ざかる星から発せられた光は、波長が伸びて「赤っぽく」見えます（赤方偏移）。

4. 宇宙の膨張の発見

追加技術検証パート 6

1. 救急車のサイレンの謎

2. なぜ音が変わるのか？

$$ f' = f \left( \frac{V \pm v_o}{V \mp v_s} \right) $$

  graph TD
    Source["Moving Source (Right)"] -->|Compressed Waves| ObserverA["Observer A (High Pitch)"]
    Source -->|Expanded Waves| ObserverB["Observer B (Low Pitch)"]

3. 光のドップラー効果（赤方偏移）

ドップラー効果は光にも起こります。遠ざかる星から発せられた光は、波長が伸びて「赤っぽく」見えます（赤方偏移）。

4. 宇宙の膨張の発見

追加技術検証パート 7

1. 救急車のサイレンの謎

2. なぜ音が変わるのか？

$$ f' = f \left( \frac{V \pm v_o}{V \mp v_s} \right) $$

  graph TD
    Source["Moving Source (Right)"] -->|Compressed Waves| ObserverA["Observer A (High Pitch)"]
    Source -->|Expanded Waves| ObserverB["Observer B (Low Pitch)"]

3. 光のドップラー効果（赤方偏移）

ドップラー効果は光にも起こります。遠ざかる星から発せられた光は、波長が伸びて「赤っぽく」見えます（赤方偏移）。

4. 宇宙の膨張の発見

追加技術検証パート 8

1. 救急車のサイレンの謎

2. なぜ音が変わるのか？

$$ f' = f \left( \frac{V \pm v_o}{V \mp v_s} \right) $$

  graph TD
    Source["Moving Source (Right)"] -->|Compressed Waves| ObserverA["Observer A (High Pitch)"]
    Source -->|Expanded Waves| ObserverB["Observer B (Low Pitch)"]

3. 光のドップラー効果（赤方偏移）

ドップラー効果は光にも起こります。遠ざかる星から発せられた光は、波長が伸びて「赤っぽく」見えます（赤方偏移）。

4. 宇宙の膨張の発見

追加技術検証パート 9

1. 救急車のサイレンの謎

2. なぜ音が変わるのか？

$$ f' = f \left( \frac{V \pm v_o}{V \mp v_s} \right) $$

  graph TD
    Source["Moving Source (Right)"] -->|Compressed Waves| ObserverA["Observer A (High Pitch)"]
    Source -->|Expanded Waves| ObserverB["Observer B (Low Pitch)"]

3. 光のドップラー効果（赤方偏移）

ドップラー効果は光にも起こります。遠ざかる星から発せられた光は、波長が伸びて「赤っぽく」見えます（赤方偏移）。

4. 宇宙の膨張の発見

追加技術検証パート 10

1. 救急車のサイレンの謎

2. なぜ音が変わるのか？

$$ f' = f \left( \frac{V \pm v_o}{V \mp v_s} \right) $$

  graph TD
    Source["Moving Source (Right)"] -->|Compressed Waves| ObserverA["Observer A (High Pitch)"]
    Source -->|Expanded Waves| ObserverB["Observer B (Low Pitch)"]

3. 光のドップラー効果（赤方偏移）

ドップラー効果は光にも起こります。遠ざかる星から発せられた光は、波長が伸びて「赤っぽく」見えます（赤方偏移）。

4. 宇宙の膨張の発見

追加技術検証パート 11

1. 救急車のサイレンの謎

2. なぜ音が変わるのか？

$$ f' = f \left( \frac{V \pm v_o}{V \mp v_s} \right) $$

  graph TD
    Source["Moving Source (Right)"] -->|Compressed Waves| ObserverA["Observer A (High Pitch)"]
    Source -->|Expanded Waves| ObserverB["Observer B (Low Pitch)"]

3. 光のドップラー効果（赤方偏移）

ドップラー効果は光にも起こります。遠ざかる星から発せられた光は、波長が伸びて「赤っぽく」見えます（赤方偏移）。

4. 宇宙の膨張の発見

追加技術検証パート 12

1. 救急車のサイレンの謎

2. なぜ音が変わるのか？

$$ f' = f \left( \frac{V \pm v_o}{V \mp v_s} \right) $$

  graph TD
    Source["Moving Source (Right)"] -->|Compressed Waves| ObserverA["Observer A (High Pitch)"]
    Source -->|Expanded Waves| ObserverB["Observer B (Low Pitch)"]

3. 光のドップラー効果（赤方偏移）

ドップラー効果は光にも起こります。遠ざかる星から発せられた光は、波長が伸びて「赤っぽく」見えます（赤方偏移）。

4. 宇宙の膨張の発見

追加技術検証パート 13

1. 救急車のサイレンの謎

2. なぜ音が変わるのか？

$$ f' = f \left( \frac{V \pm v_o}{V \mp v_s} \right) $$

  graph TD
    Source["Moving Source (Right)"] -->|Compressed Waves| ObserverA["Observer A (High Pitch)"]
    Source -->|Expanded Waves| ObserverB["Observer B (Low Pitch)"]

3. 光のドップラー効果（赤方偏移）

ドップラー効果は光にも起こります。遠ざかる星から発せられた光は、波長が伸びて「赤っぽく」見えます（赤方偏移）。

4. 宇宙の膨張の発見

追加技術検証パート 14

1. 救急車のサイレンの謎

2. なぜ音が変わるのか？

$$ f' = f \left( \frac{V \pm v_o}{V \mp v_s} \right) $$

  graph TD
    Source["Moving Source (Right)"] -->|Compressed Waves| ObserverA["Observer A (High Pitch)"]
    Source -->|Expanded Waves| ObserverB["Observer B (Low Pitch)"]

3. 光のドップラー効果（赤方偏移）

ドップラー効果は光にも起こります。遠ざかる星から発せられた光は、波長が伸びて「赤っぽく」見えます（赤方偏移）。