Имя ученого открывшего явление красного смещения. Гравитационное красное смещение

Свет, излучаемый звездой, при глобальном рассмотрении является электромагнитным колебанием. При локальном рассмотрении это излучение состоит из квантов света - фотонов, являющихся переносчиками энергии в пространстве. Мы теперь знаем, что излучаемый квант света возбуждает ближайшую элементарную частицу пространства, которая передает возбуждение соседней частице. Исходя из закона сохранения энергии, в этом случае скорость света должна быть ограниченной. Отсюда видно различие распространения света и информации, которую (информацию) рассмотрели в п. 3.4. Такое представление о свете, пространстве и природе взаимодействий привело к изменению представления о мироздании. Поэтому представления о красном смещении как об увеличении длин волн в спектре источника (смещение линий в сторону красной части спектра) по сравнению с линиями эталонных спектров следует пересмотреть и установить природу возникновения данного эффекта (см. Введение, п. 7 и ).

Красное смещение обусловлено двумя причинами. Во -первых, известно , что красное смещение, обусловленное эффектом Доплера, возникает в том случае, когда движение источника света относительно наблюдателя приводит к увеличению расстояния между ними.

Во-вторых, с позиции фрактальной физики, красное смещение возникает, когда излучатель помещен в область большого электрического поля звезды. Тогда в новой интерпретации этого эффекта кванты света - фотоны - будут генерировать при рождении несколько

иную частоту колебаний по сравнению с земным этало -ном, у которого электрическое поле незначительно. Это влияние электрического поля звезды на излучение приводит как к уменьшению энергии нарождающегося кванта, так и к уменьшению характеризующей квант частоты ; соответственно длина волны излучения = C/ (С - скорость света, примерно равная 3 10 8 м/с). Так как электрическое поле звезды также определяет гравитацию звезды, то эффект увеличения длины волны излучения назовем старым термином «гравитационное красное смещение».

Примером гравитационного красного смещения может служить наблюдаемое смещение линий в спектрах Солнца и белых карликов. Именно эффект красного гравитационного смещения сейчас надежно установлен для белых карликов и для Солнца. Гравитационное крас -ное смещение, эквивалентное скорости, для белых карликов составляет 30 км/с, а для Солнца - около 250 м/с . Различие красных смещений Солнца и белых карликов на два порядка обусловлено различным электрическим полем этих физических объектов. Рассмотрим более подробно данный вопрос.

Как указывалось выше, фотон, испускаемый в электрическом поле звезды, будет иметь измененную частоту колебаний. Для вывода формулы красного смещения воспользуемся соотношением (3.7) для массы фотона: m ν = h /C 2 = Е/С 2 , где Е - энергия фотона, пропорциональная его частоте ν. Отсюда видим, что относительные изменения массы и частоты фотона равны, поэтому их представим в таком виде: m ν /m ν = / = Е/С 2 .

Изменение энергии АЕ нарождающегося фотона вызывается электрическим потенциалом звезды. Электрический потенциал Земли из-за своей малости в данном случае не учитывается. Тогда относительное красное смещение фотона, излучаемого звездой с электрическим потенциалом φ и радиусом R, в системе СИ равно.

КРАСНОЕ СМЕЩЕНИЕ, увеличение длин волн (уменьшение частот) электромагнитного излучения источника, проявляющееся в сдвиге спектральных линий или других деталей спектра в сторону красного (длинноволнового) конца спектра. Оценку красного смещения обычно производят, измеряя смещение положения линий в спектре наблюдаемого объекта относительно спектральных линий эталонного источника с известными длинами волн. Количественно красное смещение измеряется величиной относительного увеличения длин волн:

Z = (λ прин -λ исп)/λ исп,

где λ прин и λ исп - соответственно длины принимаемой волны и волны, испущенной источником.

Выделяют две возможные причины красного смещения. Оно может быть обусловлено Доплера эффектом, когда наблюдаемый источник излучения удаляется. Если при этом z « 1, то скорость удаления ν = cz, где с - скорость света. Если расстояние до источника сокращается, наблюдается смещение противоположного знака (так называемое фиолетовое смещение). Для объектов нашей Галактики как красное, так и фиолетовое смещение не превышает z= 10 -3 . В случае больших скоростей движения, сопоставимых со скоростью света, красное смещение возникает вследствие релятивистских эффектов даже в том случае, если скорость источника направлена поперёк луча зрения (поперечный эффект Доплера).

Частным случаем доплеровского красного смещения является космологическое красное смещение, наблюдаемое в спектрах галактик. Впервые космологические красное смещение обнаружено В. Слайфером в 1912-14. Оно возникает вследствие увеличения расстояний между галактиками, обусловленного расширением Вселенной, и в среднем линейно растёт с увеличением расстояний до галактики (Хаббла закон). При не слишком больших значениях красного смещения (z < 1) закон Хаббла обычно используется для оценки расстояний до внегалактических объектов. Наиболее далёкие наблюдаемые объекты (галактики, квазары) имеют красные смещения, существенно превышающие z = 1. Известно несколько объектов с z > 6. При таких величинах z излучение, испущенное источником в видимой области спектра, принимается в ИК-области. В силу конечности скорости света объекты с большими космологическими красными смещениями наблюдаются такими, какими они были миллиарды лет назад, в эпоху их молодости.

Гравитационное красное смещение возникает, когда приёмник света находится в области с меньшим гравитационным потенциалом φ, чем источник. В классической интерпретации этого эффекта фотоны теряют часть энергии на преодоление сил гравитации. В результате частота, характеризующая энергию фотона, уменьшается, а длина волны соответственно возрастает. Для слабых гравитационных полей значение гравитационного красного смещения равно z g = Δφ/с 2 , где Δφ - разность гравитационных потенциалов источника и приёмника. Отсюда следует, что для сферически-симметричных тел z g = GM/Rc 2 , где М и R - масса и радиус излучающего тела, G - гравитационная постоянная. Более точная (релятивистская) формула для невращающихся сферических тел имеет вид:

z g =(1 -2GM/Rc 2) -1/2 - 1.

Гравитационное красное смещение наблюдается в спектрах плотных звёзд (белых карликов); для них z g ≤10 -3 . Гравитационное красное смещение было обнаружено в спектре белого карлика Сириус В в 1925 (У. Адамс, США). Наиболее сильным гравитационным красным смещением должно обладать излучение внутренних областей аккреционных дисков вокруг чёрных дыр.

Важным свойством красного смещения любого типа (доплеровского, космологического, гравитационного) является отсутствие зависимости величины z от длины волны. Этот вывод подтверждается экспериментально: для одного и того же источника излучения спектральные линии в оптическом, радио и рентгеновском диапазонах имеют одинаковое красное смещение.

Лит.: Засов А. В., Постнов К. А. Общая астрофизика. Фрязино, 2006.

КРАСНОЕ СМЕЩЕНИЕ

КРАСНОЕ СМЕЩЕНИЕ (обозначение z), увеличение длины волны видимого света или в другом диапазоне ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, вызванное либо удалением источника (эффект ДОПЛЕРА), либо расширением Вселенной (см. РАСШИРЯЮЩАЯСЯ ВСЕЛЕННАЯ ). Определяется как изменение длины волны определенной спектральной линии, относительно эталонной длиной волны этой линии. Красные смещения, вызванные расширением Вселенной, называемые космологическим красным смещением, не имеют ничего общего с эффектом Доплера. Эффект Доплера возникает из-за движения в пространстве, тогда как космологическое красное смещение вызвано расширением самого пространства, которое в буквальном смысле растягивает длины волн света, движущегося к нам. Чем длиннее время путешествия света, тем больше растягивается его длина волны. Как показывает ПОСТОЯННАЯ ХАББЛА, гравитационное красное смещение - это явление, предсказанное общей ТЕОРИЕЙ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ Альберта ЭЙНШТЕЙНА. Свет, излучаемый звездой, должен проделать работу, чтобы преодолеть гравитационное поле звезды. В итоге имеет место небольшая потеря энергии, являющаяся результатом увеличения длины волны, так что все спектральные линии смещаются в сторону красного цвета.

Некоторые эффекты красного смещения, в которых свет, излучаемый звездами сдвигается в сторону более длинного (красного) конца спектра могут объясняться эффектом Доплера. Также как радар (А) может вычислить местонахождение движущегося объекта с помощью измерения времени, необходимого посланному сигналу (1), чтобы вернуться (2), также и движение звезд может быть измерено относительно Земли. Длина волны звезды, которая, по-видимому, не приближается к Земле и не удаляется от нее (В), не меняется. Длина волны звезды, которая удаляется от Земли, увеличивается (С) и движется по направлению к красному концу спектра. Длина волны приближающейся к Земле звезды (D) уменьшается и движется к синему концу спектра.

Научно-технический энциклопедический словарь .

Смотреть что такое "КРАСНОЕ СМЕЩЕНИЕ" в других словарях:

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 спектра … Википедия

Современная энциклопедия

Увеличение длин волн линий в спектре источника излучения (смещение линий в сторону красной части спектра) по сравнению с линиями эталонных спектров. красное смещение возникает, когда расстояние между источником излучения и его приемником… … Большой Энциклопедический словарь

Красное смещение - КРАСНОЕ СМЕЩЕНИЕ, увеличение длин волн линий в спектре источника излучения (смещение линий в сторону красной части спектра) по сравнению с линиями эталонных спектров. Красное смещение возникает, когда расстояние между источником излучения и… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

Увеличение длин волн (l) линий в эл. магн. спектре источника (смещение линий в сторону красной части спектра) по сравнению с линиями эталонных спектров. Количественно К. с. характеризуется величиной z=(lприн lисп)/lисп, где lисп и lприн… … Физическая энциклопедия

Увеличение длин волн линий в спектре источника излучения (смещение линий в сторону красной части спектра) по сравнению с линиями эталонных спектров. Красное смещение возникает, когда расстояние между источником излучения и его приёмником… … Энциклопедический словарь

Увеличение длин волн линий в спектре источника излучения (смещение линий в сторону красной части спектра) по сравнению с линиями эталонных спектров. Красное смещение возникает, когда расстояние между источником излучения и его приемником… … Астрономический словарь

красное смещение - raudonasis poslinkis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. red shift vok. Rotverschiebung, f rus. красное смещение, n pranc. décalage vers le rouge, m; déplacement vers le rouge, m … Fizikos terminų žodynas

- (метагалактическое) – понижение частот электромагнитного излучения галактик (света, радиоволн) по сравнению с частотой лабораторных (земных) источников электромагнитного излучения. В частности, линии видимой части спектра смещены к красному его… … Философская энциклопедия

Увеличение длин волн X в спектре оптическом источника излучения (смещение спектральных линий в сторону красной части спектра) по сравнению с X линий эталонных спектров. К. с. возникает, когда расстояние между источником излучения и наблюдателем… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Книги

Красное смещение , Евгений Гуляковский. Бывший воин - афганец Глеб Яровцев, прикованный к креслу-каталке после тяжелого ранения, неожиданно попадает в центр внимания вербовщиков из иной реальности Земли. Ему возвращают здоровье с…

Что, по вашему мнению, означает термин Расширение Вселенной, в чем суть данного явления.

Как вы догадались, основа лежит в понятии красного смещения. Оно обрело свои очертания ещё в 1870 году, когда было замечено английским математиком и философом Уильямом Клиффордом. Он пришел к выводу, что пространство неодинаково в разных точках, то есть искривлено, а также то, что оно со временем может изменяться. Расстояние между галактиками увеличивается, но координаты остаются прежними. Также его допущения сводились к тому, что это явление каким-то образом относиться к сдвигу материи. Выводы Клиффорда не остались не замеченными и спустя некоторое время легли в основу труда Альберта Эйнштейна под названием « «.

Первые обоснованные идеи

Впервые же точные сведения о расширении Вселенной были представлены с помощью астроспектрографии. Когда в Англии, в 1886 году, астрономом-любителем Уильямом Хаггинсом было отмечено, что длины волн звёздного света сдвинуты в сравнении с такими же земными волнами. Такое измерение стало возможным при использовании оптической интерпретации эффекта Доплера, суть которого в том, что скорость звуковых волн постоянна в однородной среде и зависит лишь от свойств самой среды, в таком случае можно вычислить величину вращения звезды. Все эти действия позволяют нам негласно определить движение космического объекта.

Практика измерения скоростей

Буквально через 26 лет в Флагстаффе (США, Аризона) член национальной академии наук Весто Слайфер, изучая спектр спиральных туманностей через телескоп со спектрографом, первым обозначил разности скоростей скоплений, то есть Галактик, по интегральным спектрам. Учитывая, что скорость изучения была мала, ему все-таки удалось рассчитать, что туманность с каждой секундой на 300 км ближе к нашей планете. Уже в 1917 году им было доказано красное смещение более чем 25 туманностей, в направлении которых проглядывалась значительная асимметрия. Лишь четыре из них шли к направлению Земли, остальные же отдалялись, причем с довольно внушающей скоростью.

Формирование закона

Спустя десятилетие известный астроном Эдвин Хаббл доказал, что у дальних галактик красное смещение больше чем у более близко расположенных, и что оно растет пропорционально расстоянию до них. Им также была получена постоянная величина, называемая постоянной Хаббла, которая используется для нахождения лучевых скоростей любых галактик. Закон Хаббла как никто связывает красное смещение электромагнитных квантов. Учитывая это явление, он представлен не только в классической, но и в квантовой форме.

Последние прорывы

На фотографии — звезда RS Кормы, которая является цефеидой

Совсем недавно в сфере измерения межзвездных расстояний был отмечен значительный прогресс, который связан с использованием космического телескопа названого в честь Э.Хаббла ( , HST). С помощью, которого идет осуществление проекта поиска цефеид отдаленных от нас галактик. Одна из целей проекта это более точное определение постоянной Хаббла, лидер всего проекта Венди Фридман и ее сослуживцы дают ей оценку 0.7, в отличии от принятой 0.55 ещё самим Эдвином. Так же телескопом Хаббл ведет поиск сверхновых на космических расстояниях и определением возраста Вселенной.

Впервые явление сдвига спектральных линий в спектрах звёзд при спектральном анализе было замечено французом И. Физо в 1848 году и он предложил это явление объяснить с помощью . Суть явления проста: чем больше смещение в красную сторону в спектрограмме объекта, тем быстрее удаляется от нас объект. Вообще, при удалении свет от объекта «краснеет», а при приближении «сдвигается» в фиолетовую сторону. Красное смещение есть и у целых . Благодаря красному смещению было открыто вращение галактик. С одного края свет от галактики смещается в красную сторону, с другого - в фиолетовую. Соответственно, она вращается! Далёкие галактики имеют большее смещение, нежели близкие, и величина его растёт пропорционально расстоянию. Следовательно, чем дальше галактика - тем быстрее она удаляется от нас.
Красное смещение, в соответствии с теорией относительности, рассматривается в концепции расширения пространства. Смещение это также вызвано и расширяющимся пространством, и собственным движением галактик. Объясняется все просто: за время путешествия в космосе света от источника до нас, происходит еще и расширение пространства. Как следствие, расширяется и длина волны от источника во время своего пути. При двукратном расширении пространства, длина волны тоже увеличится вдвое.

Расширение пространства

Красное смещение – индикатор расширения Вселенной. В процессе расширяющегося пространства, галактики увеличивают расстояния между собой, но их координаты остаются прежними.Этот процесс можно уяснить, если представить, что пространство – это резиновый шарик, на который «приклеены» галактики. При её сферичной форме, расстояния между объектами будут расти во всех точках при надувании шарика. Только вот центра, от которого происходит удаление, не будет. Но тогда должны изменяться линейные размеры и внутри Солнечной системы. Из этого следует, что должно изменится и значение эталона длины – метра. Тогда получается, что количество метров до удалённых объектов всегда остаётся прежнее, и возможности для измерения расширения пространства нет.

Красное смещение и квазары

Х. Арп, один из первооткрывателей , предполагает, что эти объекты обладают собственным, внутренним, красным смещением. Оно не зависит от удаления объекта. Квазары-достаточно маленькие объекты в космических масштабах. Но если красные смещения верны в свете закона Хаббла, то и расстояния до них, и их массы, да и скорости их удаления будут иметь громадные величины.

Скорости у квазаров, удалённых от нас на миллиарды световых лет, могут достигать десятков тысяч км/сек.

Красное смещение объекта 3С48 показывает, что его скорость составляет около половины скорости света, а расстояние до него – 3,78 млрд. световых лет. А квазар 3С196 вообще побил все рекорды: его удаление – 12 млрд. световых лет, а скорость почти 200 тысяч км/сек!

«Старение» света

Некоторые астрономы подвергают сомнению теорию красного смещения, вернее, вывода, что его природа заставляет галактики обязательно разбегаться, да ещё с фантастическими скоростями. Была выдвинута идея, что свет, из-за чрезвычайно долгого путешествия сквозь разреженный газ межгалактического пространства, краснеет. Это происходит из-за потери спектром коротких волн, и туманности становятся краснее, хотя линии спектра не смещаются. Но красное смещение подразумевает именно этот процесс. Возможно, свет, бесконечно долго путешествуя во Вселенной, теряет часть своей энергии. Из-за этого происходит удлинение волн, порождающее красное смещение, но не связанное с разбеганием галактик. Однако, эта теория ещё не нашла подтверждения, никто еще не смог доказать, что свет каким-либо образом может терять энергию. Да и куда эта энергия девается - большой вопрос. На примере квазаров видно: чем они дальше от нас, тем больше их красное смещение , и как говорилось, соответственно, больше их скорость удаления.