近くを通る車や救急車の音が、自分の目の前を通り過ぎたらサイレンの音が突然音が低く変わったことに気づいたことがある方も多いと思います。なぜそんなことが起こるのでしょうか？その仕組みをわかりやすく解説していきますね。
ドップラー効果の仕組みを知る
救急車が遠ざかっているときは、振動数が低くなり音が低く聞こえまた,音源が近づいているときは、振動数が高くなり音が高く聞こえます。
この現象は、これは「ドップラー効果」と言って、空気中を伝わる音の振動が影響しています。
音は、音が鳴ったり何か衝撃があったとき、その振動が空気中を伝わり音が遠くまで聞こえるようになります。
例えば、糸電話で話した時、振動が糸を伝って遠くまで音が運ばれますよね。それと同じように、音の振動は空気中を伝っていきます。
そして、音波や電磁波などの波の発生源と観測者との相対的な速度によって、波の周波数が変化する現象です。その振動の波が短ければ音が高く、波が長ければ音は低く聞こえるという性質を持っています。
この性質により、ドップラー効果が起きるのです。
この現象は、これは「ドップラー効果」と言って、空気中を伝わる音の振動が影響しています。
音は、音が鳴ったり何か衝撃があったとき、その振動が空気中を伝わり音が遠くまで聞こえるようになります。
例えば、糸電話で話した時、振動が糸を伝って遠くまで音が運ばれますよね。それと同じように、音の振動は空気中を伝っていきます。
そして、音波や電磁波などの波の発生源と観測者との相対的な速度によって、波の周波数が変化する現象です。その振動の波が短ければ音が高く、波が長ければ音は低く聞こえるという性質を持っています。
この性質により、ドップラー効果が起きるのです。
動いている救急車のサイレンの音の波
次に、動いているサイレンの音で考えてみましょう。
救急車の前方の音は、1度救急車が出した音を救急車が追う、つまり音と救急車の進行方向が同じため、音の振動の間隔が狭く（密）になります。つまり、振動が細かくなるので振動数が大きくなるということです。救急車の後方の音は音と救急車の進行方向が逆のため、音の間隔が広く(疎)なります。よって前方とは逆で振動数が小さくなります。つまり、音の高さは音源の速度だけでなく、音源(ここでは救急車のサイレン）の移動の速度も関係しているのです。
その結果、動いている方向より前の波の幅は小さくなり、後ろの波の幅は大きくなります。
波の幅が変わると言うことは、音の高さも変わるということです。
救急車の前にいる人は、波の間隔が小さいので音が高く聞こえ、後ろにいる人は低く聞こえることになります。
その結果、通り過ぎていくサイレンの音は、目の前を通ることを境目に波の間隔が変わるので、音が急に低くなったように聞こえるのです。
救急車の前方の音は、1度救急車が出した音を救急車が追う、つまり音と救急車の進行方向が同じため、音の振動の間隔が狭く（密）になります。つまり、振動が細かくなるので振動数が大きくなるということです。救急車の後方の音は音と救急車の進行方向が逆のため、音の間隔が広く(疎)なります。よって前方とは逆で振動数が小さくなります。つまり、音の高さは音源の速度だけでなく、音源(ここでは救急車のサイレン）の移動の速度も関係しているのです。
その結果、動いている方向より前の波の幅は小さくなり、後ろの波の幅は大きくなります。
波の幅が変わると言うことは、音の高さも変わるということです。
救急車の前にいる人は、波の間隔が小さいので音が高く聞こえ、後ろにいる人は低く聞こえることになります。
その結果、通り過ぎていくサイレンの音は、目の前を通ることを境目に波の間隔が変わるので、音が急に低くなったように聞こえるのです。