Applications : radar, médecine et cosmologie

L'effet Doppler est l'un des outils de mesure les plus universels de la physique. Trois domaines l'illustrent.

Le radar et la sécurité routière. Un radar émet une onde vers un véhicule ; l'onde réfléchie revient décalée en fréquence. Le décalage donne la vitesse. Le même principe équipe les radars météo, qui suivent le déplacement des gouttes de pluie pour mesurer le vent dans les orages.

La médecine. L'échographie Doppler envoie des ultrasons vers le sang en mouvement. Les globules rouges renvoient une onde décalée, dont le décalage révèle la vitesse et le sens de la circulation. On visualise ainsi le flux dans les artères sans aucune opération.

La cosmologie. C'est l'application la plus spectaculaire. En 1929, Hubble observe que la lumière de presque toutes les galaxies est décalée vers le rouge : elles s'éloignent de nous. Plus fort, plus une galaxie est lointaine, plus son redshift est grand.

   galaxie proche   petit redshift   vitesse d'eloignement faible
   galaxie lointaine grand redshift   vitesse d'eloignement grande
   -> loi de Hubble : v ≈ H₀ · d      (vitesse proportionnelle a la distance)

Cette observation conduit à une conclusion vertigineuse : l'Univers est en expansion. Ce n'est pas que les galaxies foncent dans un espace fixe ; c'est l'espace lui-même qui se dilate, entraînant les galaxies. Remonter le temps de cette expansion mène au Big Bang. Ainsi, un effet observé sur une sirène d'ambulance, transposé à la lumière, a livré l'une des plus grandes découvertes de l'histoire : l'Univers a une histoire, et il grandit.