Красное смещение

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия (не проверялась)

Красное смещение

Красное смещение — сдвиг спектральных линий химических элементов в красную (длинноволновую) сторону. Это явление может происходить из-за эффекта Доплера, или эффектов ОТО: гравитационного и космологического красного смещения. Красное смещение может также являться следствием сразу нескольких из указанных выше причин. Сдвиг спектральных линий в фиолетовую (коротковолновую) сторону называется фиолетовым смещением.

[править] Теория красного смещения

В обоих (Доплеровского эффекта или эффектов ОТО) случаях параметр смещения $~z$ определяется как $z = {(\lambda_0 - \lambda_e) \over \lambda_e}$

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 при разработке общей теории относительности (ОТО). В линейном относительно ньютоновского потенциала $~V$ приближении

$z_G = \frac{(V_0 - V_e)}{c^2}$ , где $~V_e$ и $~V_o$ соответственно значения гравитационного потенциала в точках испускания и регистрации излучения.

$~z_G > 0$ в том случае, когда в точке испускания потенциал по модулю больше.

Для массивных компактных объектов с сильным полем тяготения (напр., нейтронных звёзд и чёрных дыр) следует пользоваться точными ф-лами. В частности, гравитационное красное смещение в спектре сферического тела массой $~M$ и радиусом $~R$

$R > R_G = \frac{2GM}{c^2}$

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

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

[править] Наблюдение красного смещения

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".

[править] Юмор

Среди велосипедистов известна шуточная рекомендация: «Покупай красный велосипед, красные быстрее». Этот «эффект» в шутку объясняется действием красного смещения: чем быстрее удаляется велосипедист, тем более цвет его велосипеда смещается в сторону красных оттенков, в результате эффекта Доплера. Часто эта шутка применяется и к другим видам транспортных средств, а также к спортивной одежде и снаряжению.