火車的音調變化是由於多普勒效應引起的：
1. 多普勒效應：多普勒效應是指當一個聲源和觀察者相對運動時，觀察者所聽到的聲音訊率會發生變化。如果聲源和觀察者接近，聲音訊率會變高；如果聲源和觀察者遠離，聲音訊率會變低。
2. 火車的運動：當火車靠近觀察者時，火車的聲音波長相對變短，頻率變高，聽起來音調較高。當火車遠離觀察者時，聲音波長相對變長，頻率變低，聽起來音調較低。
3. 觀察者的位置：觀察者和火車的相對位置也會影響到聽到的音調變化。如果觀察者在火車的前方，當火車靠近時，聲音訊率會變高；如果觀察者在火車的後方，當火車靠近時，聲音訊率會變低。