Por qué la sirena suena aguda al acercarse y grave al alejarse — y cómo esto mide la velocidad de las galaxias
Cuando una fuente de sonido se mueve, comprime las ondas que emite hacia delante (frecuencia mayor → tono agudo) y las estira hacia atrás (frecuencia menor → tono grave). La fuente sigue emitiendo a la misma frecuencia — es la posición relativa lo que cambia la percepción.
El efecto fue descrito por el físico austriaco Christian Doppler en 1842 en su artículo «Sobre la luz coloreada de las estrellas dobles». La primera verificación experimental con sonido la realizó Buys Ballot en 1845 usando músicos tocando en un tren en movimiento.
Cuando una fuente supera la velocidad del sonido (Mach 1), las ondas se acumulan en un frente de onda cónico llamado cono de Mach. El observador oye primero el silencio (las ondas aún no han llegado) y luego el impacto de todas las ondas acumuladas simultáneamente. En aviones supersónicos este fenómeno se llama bang sónico y puede romper ventanas.
Los satélites GPS se mueven a ~14.000 km/h. El efecto Doppler sobre la señal de radio del satélite es significativo y debe compensarse — junto con la relatividad especial y general — para que el GPS sea preciso al metro. Sin estas correcciones, el error acumulado sería de varios kilómetros al día.