L'effet Doppler

Vous avez déjà entendu passer une ambulance près de vous. Lorsqu'elle vient vers vous, vous entendez sa sonnerie de façon plus aigüe que si elle était à l'arrêt. Lorsqu'elle s'éloigne au contraire, vous entendez un son plus grave que si elle était à l'arrêt. C'est exactement ce qui se passe rien qu'avec le bruit que fait le moteur d'une voiture de course qui vous passe devant : de l'aigu au grave, un bruit bien connu. Eh bien ce phénomène s'appelle l'effet Doppler, et c'est bien parce que le son est un phénomène ondulatoire qu'on le constate.

Imaginez votre grand-mère sur un chariot, sur des rails. Imaginez qu'elle dise "mon petit" toutes les secondes, sur le chariot. Mettons que le chariot s'approche de vous. Votre grand-mère émet un premier "mon petit", qui s'achemine vers vous à travers l'air, et met pour cela un certain temps. Vous recevez le "mon petit", et vous dites "mamie !". Puis, votre grand mère émet un deuxième "mon petit" : pour elle, il s'est écoulé une seconde depuis qu'elle a parlé pour la dernière fois. Le son se transmet alors jusqu'à vous, mais attention ! Comme votre grand-mère a avancé vers vous entre ses deux "mon petit", la distance que le son doit parcourir pour arriver jusqu'à vous a diminué. Donc le "mon petit" met moins de temps à vous parvenir que le précédent. Donc pour vous, il ne s'est pas écoulé une seconde entre les deux "mon petit", mais un peu moins, puisque le son a mis un peu moins de temps que précédemment à vous parvenir... cela signifie que la fréquence des "mon petit", vous semble plus grande que la fréquence réelle émise par votre grand-mère.

Le son en fait, est une succession de pics et de creux de pression, très rapides. Un "la", par exemple, c'est 440 pics en une seconde, et c'est ça qu'on appelle la fréquence. Si votre grand-mère émettait un "la", de la même manière que pour les "mon petit", vous verriez arriver les pics avec une plus grande fréquence, parce que votre grand-mère est en mouvement. C'est à dire que vous entendriez une note plus haute que le la, une fréquence plus grande. On y est !

Vous pouvez faire le même raisonnement avec votre grand-mère s'éloignant de vous. Vous entendriez les "mon petit" un peu plus que toutes les secondes, c'est à dire avec une fréquence moindre. Donc si elle émettait un "la", vous entendriez une note plus basse.

Et c'est pour ça que les voitures de course font un truc du genre "Niiiiiiiiaaaaaaaoooooooum" quand elle vous passent devant. Vous entendez d'abord le bruit du moteur plus aigu qu'il n'est en réalité, puis plus grave. Et ce, de façon continue...

Mais l'effet Doppler, ça ne marche pas qu'avec le son, ça marche aussi avec la lumière. Et on l'utilise pour connaître la vitesse des étoiles...eh oui ! En fait, plus une étoile s'éloigne de nous, plus elle nous semble rouge, alors que plus elle s'approche, plus elle nous semble bleue, parce que c'est une fréquence de la lumière plus élevée. En regardant les couleurs qu'elle émet, on peut donc savoir de combien elles sont décalées par rapport à la couleur "réelle". Et donc en déduire leur vitesse. Et c'est comme ça qu'on s'est aperçu qu'en fait, toutes les galaxies s'éloignent de nous. Ce qui signifie, si on inverse le déroulement du temps, qu'à un moment, elles étaient toutes beaucoup plus proches...et c'est ainsi qu'est née la théorie du Big Bang.