Engel slingert een meteoriet

Voor onderhoudende experimenten heb je niet per se een groot laboratorium nodig. Het Dopplereffect kun je laten horen met twee luidsprekerboxjes, een mp3-speler en een platenspeler.

Eerst even een waarschuwing: dit artikel bevat een enorme plot-spoiler. Als je van plan bent De Ontdekking van de Hemel te gaan lezen en je wil je laten verrassen door het verhaal, stop dan hier.

Op pagina 653 van Mulisch’ epos ontdekt astronoom Max, een van de hoofdpersonen, min of meer per ongeluk de Hemel. Max, die werkt bij de radiosterrenwacht in Westerbork, worstelt met waarnemingen van een onwaarschijnlijk snel bewegend sterrenstelsel, Quasar MQ 3412. Tot hij zich, midden in de nacht, in dronken toestand realiseert dat ergens verstopt in dat sterrenstelsel zich de hemel bevindt. Je zou God hoorbaar kunnen maken op de kortegolfradio door een enorme roodverschuiving toe te passen op de waarnemingen.

Je zou, redeneert Max, de Hemel hoorbaar kunnen maken op de kortegolf. “Misschien had een of andere radioamateur wel eens een singuliere stem opgevangen: ‘Ik ben de Heer uw God!’”

Als Max gelijk heeft, kun je de hemel niet alleen hoorbaar maken, je kunt ook uitrekenen hoe snel hij beweegt. En omdat sterrenstelsels die verder van de aarde staan volgens een vaste formule sneller van ons afbewegen (70 kilometer per seconde per megaparsec) zou je ook kunnen uitrekenen waar de hemel zich precies bevindt. Reden genoeg om van hogerhand in te grijpen. Een engel slingert een meteoriet richting het achtertuintje van Max. “Zo haalde Max ten slotte toch de wereldpers, maar niet door zijn kosmologische vermoedens.”

De roodverschuiving waar Max het over heeft, is een gevolg van het Dopplereffect, ontdekt door en genoemd naar de Oostenrijkse natuurkundige Christan Doppler. De meeste mensen kennen het vooral van het veranderende geluid van een voorbijrijdende brandweerauto. Als de sirene naar je toekomt, worden de geluidsgolven als het ware samengedrukt en klinkt het signaal hoger. Als de sirene van je afbeweegt, gebeurt het omgekeerde: de golven worden uitgerekt en het geluid klinkt lager.

Met elektromagnetische straling – licht, maar bijvoorbeeld ook röntgen- en radiostraling – gebeurt hetzelfde. Als de bron van je af beweegt, wordt de golflengte langer; andersom wordt de golflengte korter: rood- en blauwverschuiving. Neem voor een praktische toepassing twee oude pc-luidsprekerboxjes, een mp3-speler en iets dat kan draaien, liefst met verschillende snelheden – denk bijvoorbeeld aan een oude platenspeler. Plaats de luidsprekers aan de uiteinden van de draaicirkel, leg de mp3-speler er tussen, sluit de boel aan en draaien maar. Door het Dopplereffect krijgen vooral lange, gedragen tonen een vibrato: als de luidspreker naar je toe beweegt, wordt het geluid hoger, beweegt de luidspreker van je af wordt het geluid lager.

In het BOEM-lab moesten we eerst de boxjes aanpassen: snoer eraf, transformator eruit, batterij erin. Daarvoor was soldeerwerk nodig. Als je daar geen zin in hebt, gebruik dan luidsprekers op batterijen. Verder maakten we op een van de boxjes een aan-uitschakelaar. Als het geluid uit één luidspreker komt, is het effect veel duidelijker.

Verder gebruikten we in het BOEM-lab een elektromotor met een regelbaar toerental, op de kop getikt in een wegbezuinigd laboratorium. Voor extra effect monteerden we de luidsprekers aan de uiteinden van een lange metalen staaf die we met een schroef aan de as van de motor bevestigden. Zo’n speciale motor is natuurlijk niet per se nodig en een regelbaar toerental (50-2000 rpm) is leuk maar bij snelheden hoger dan 150 toeren wordt het allemaal wel een beetje eng. En gevaarlijk. Mocht je per se willen – de woorden “eng” en “gevaarlijk” hebben op sommige mensen een bijzondere uitwerking – dan zou je bijvoorbeeld een oplaadbare schroevendraaier met een laag toerental kunnen gebruiken.

Auteur: Ernst Arbouw