Красное смещение

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Красное смещение
Красное смещение и синее смещение

Красное смещение — сдвиг спектральных линий химических элементов в красную (длинноволновую) сторону. Это явление может быть выражением эффекта Доплера или гравитационного красного смещения, или их комбинацией. Сдвиг спектральных линий в фиолетовую (коротковолновую) сторону называется синим смещением. Впервые сдвиг спектральных линий в спектрах звёзд описал французский физик Ипполит Физо в 1848 году, и предложил для объяснения сдвига эффект Доплера, вызванный лучевой скоростью звезды.

Теория красного смещения[править | править вики-текст]

В обоих случаях (Доплеровского эффекта или эффектов ОТО) параметр смещения ~z определяется как z = {\lambda - \lambda_{0} \over \lambda_{0}} ,
где ~\lambda и ~\lambda_{0} — значения длины волны в точках наблюдения и испускания излучения соответственно.

Доплеровское смещение длины волны в спектре источника, движущегося с лучевой скоростью ~v_r и полной скоростью ~v, равно

z_D = \frac{1 + v_r/c}{\sqrt{1 - (v/c)^2}} - 1

Гравитационное красное смещение было предсказано А. Эйнштейном (1911) при разработке общей теории относительности (ОТО). В линейном относительно гравитационного потенциала приближении z_G = \frac{V - V_{0}}{c^2} ,
где ~V и ~V_{0} — значения гравитационного потенциала в точках наблюдения и излучения соответственно.

~z_G > 0 в том случае, когда в точке наблюдения потенциал больше (а модуль его меньше, так как потенциал — величина отрицательная).

Для массивных компактных объектов с сильным полем тяготения (напр., нейтронных звёзд и чёрных дыр) следует пользоваться точными формулами. В частности, гравитационное красное смещение в спектре сферического тела массой ~M и радиусом R > R_G = \frac{2GM}{c^2}

(~R_G — гравитационный радиус, ~G — гравитационная постоянная) определяется выражением

z_G = \left ( 1 - \frac{R_G}{R}\right )^{-\frac{1}{2}} - 1

Наблюдение красного смещения[править | править вики-текст]

Каждый химический элемент поглощает или излучает электромагнитные волны на строго определённых частотах. Поэтому каждый химический элемент образует в спектре неповторимую картину из линий, используемую в спектральном анализе. В результате эффекта Доплера и/или эффектов ОТО, частота излучения от удалённых объектов, например, звёзд, может изменяться (понижаться или повышаться), а линии соответственно будут смещаться в красную (длинноволновую) или синюю (коротковолновую) часть спектра, сохраняя, однако, своё неповторимое относительное расположение. Смещение линий в красную сторону (обусловленное удалением объекта) и называется «красным смещением».

См. также[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]