火车的音调变化是由于多普勒效应引起的：
1. 多普勒效应：多普勒效应是指当一个声源和观察者相对运动时，观察者所听到的声音频率会发生变化。如果声源和观察者接近，声音频率会变高；如果声源和观察者远离，声音频率会变低。
2. 火车的运动：当火车靠近观察者时，火车的声音波长相对变短，频率变高，听起来音调较高。当火车远离观察者时，声音波长相对变长，频率变低，听起来音调较低。
3. 观察者的位置：观察者和火车的相对位置也会影响到听到的音调变化。如果观察者在火车的前方，当火车靠近时，声音频率会变高；如果观察者在火车的后方，当火车靠近时，声音频率会变低。