|
在這里，我們將伴隨大家一起探索宇宙深處的奧秘。 宇宙起源，黑洞，蟲洞，多維空間，相對論，量子力學，地外文明，迷失古跡，不解之謎，科技前沿。 從宏觀到微觀，從科技到科幻，我們一一為您呈現！ 歡迎廣大宇宙愛好者持續關注我們微信平臺！
紅移 紅移，在物理學和天文學領域，指物體的電磁輻射由于某種原因波長增加的現象，在可見光波段，表現為光譜的譜線朝紅端移動了一段距離，即波長變長、頻率降低。紅移的現象目前多用于天體的移動及規律的預測上。
紅移有3種：多普勒紅移（由于輻射源在固定的空間中遠離我們所造成的）、引力紅移（由于光子擺脫引力場向外輻射所造成的）和宇宙學紅移（由于宇宙空間自身的膨脹所造成的）。對于不同的研究對象，牽涉到不同的紅移。 太陽光的紅移
太陽表面發出的光有不均勻的紅移現象，這是由光和太陽間的引力作用造成的一種特殊的紅移現象，即引力紅移現象。
1.太陽光從中心到周邊紅移幅度逐漸增加與引力紅移的關系：如示意圖一
紅色球示太陽，O點示太陽中心，A示太陽的西邊的一個發光點，若光平行運動可以射到a點，若光和太陽間的引力適度可以射到b點并與Bb線相交于b點，Ab大于Aa；C示太陽東邊的一個點，太陽光平行運動可以射到c點，在太陽的引力作用下也可以射到b點，cb大于Bb;B點示我們面對的太陽發光面中間的一個發光點，B點發出的光和太陽間引力的拖拽作用使光的速度降低，沒有改變光的運動方向，僅使光晚點到達b點。我們站在圖的右邊看太陽表面上A 、B、C三點發出的光受力情況。 1.1太陽和光間的引力作用使日面中心的光速減慢：來自日面中心B點射向我們的光與太陽的引力作用的方向與光的運動方向成180度角，引力作用的結果是光的能量降低，使光的速度減慢，B點射向地球的光是日面上射向地球速度最低的光。依據“光和物質間相互作用力”的理論和新的“紅移理論”（光的速度高于正常光的速度，這種光就會發生紅移，這種光就是紅移光）這里發出的光是日面上紅移幅度最小的光。 1.2太陽的引力作用使日面邊緣的光得到加速：從A、C兩點射向我們的光和太陽的引力作用的方向成90度角，引力作用的結果并沒有降低光的能量，僅使光運動方向發生改變，使光向太陽方向彎曲，根據三角形原理，光的速度應該增加，即太陽邊緣發出光的速度高于正常光的速度。
依據“光和物質間相互作用力”的理論和新的“紅移理論”（光的速度高于正常光的速度，這種光就會發生紅移，這種光就是紅移光），這里發出的光是日面上紅移幅度最大的光。 1.3日面邊緣光經過太陽大氣受密度差的作用力被相對加速：由于日面中心的光減速，日面邊緣的光加速，根據新的紅移理論，光速越高，光紅移的幅度越大，所以，日面邊緣的光紅移幅度大于日面中心的光。 2.太陽東邊緣發出光紅移幅度大于西邊緣發出光紅移幅度的原因：太陽表面的線速度約為2Km/s，由于太陽的自轉，太陽東、西兩邊緣相對于我們的運動速度差為4Km/s，它們發出光的速度也相差4Km/s,雖然它們都有紅移現象，但太陽東邊緣發出光的紅移幅度要大于西邊緣發出光的紅移幅度。 多普勒紅移
物體和觀察者之間的相對運動可以導致紅移，與此相對應的紅移稱為多普勒紅移，是由多普勒效應引起的。通常引力紅移都比較小，只有在中子星或者黑洞周圍這一效應才會比較大。對于遙遠的星系來說，宇宙學紅移是很容易區別的，但是在星系隨著空間膨脹遠離我們的時候，由于其自身的運動，在宇宙學紅移中也會參雜進多普勒紅移 重力紅移
根據廣義相對論，光從重力場中發射出來時也會發生紅移的現象。這種紅移稱為重力紅移。一般說來，為了從其他紅移中區別引力紅移，你可以將這個天體的大小與這個天體質量相同的黑洞的大小進行比較。類似星云和星系這樣的天體，它們的半徑是相同質量黑洞半徑的千億倍，因此其紅移的量級也大約是靜止頻率的千億分之一。對于普通的恒星而言，它們的半徑是同質量黑洞半徑的十萬倍左右，這已經接近目前光譜觀測分辨率的極限了。中子星和白矮星的半徑大約是同質量黑洞半徑的10和3000倍，其引力紅移的量級可以達到靜止波長的1/10和1/1000。 宇宙學紅移
20世紀初，美國天文學家埃德溫·哈勃發現，觀測到的絕大多數星系的光譜線存在紅移現象。這是由于宇宙空間在膨脹，使天體發出的光波被拉長，譜線因此“變紅”，這稱為宇宙學紅移，并由此得到哈勃定律。20世紀60年代發現了一類具有極高紅移值的天體——類星體，成為近代天文學中非常活躍的研究領域。宇宙學紅移在100個百萬秒差距的尺度上是非常明顯的。但是對于比較近的星系，由于星系本身在星系團中的運動所造成的多普勒紅移和宇宙學紅移的量級差不多，你必須仔細的別開這兩者。通常星系在星系團中的速度為3000km/s，這大約與在5個百萬秒差距處的星系的退行速度相當 
紅移公式為：
e^z=v/c（z+1）+1
其中：e 為自然對數底數 z 為紅移 c 為光速 v 為宇宙間的星體退行速度
藍移 藍移，與紅移相對。
在光化學中，藍移也非正式地指淺色效應。藍移指一個正向觀察者移動的 物體所散射的電磁波(比如光)的頻率在光譜線上向藍端的方向移動(意味著波長縮減)。在互相移動的參考系之間波長的移動又叫做多普勒移動或者多普勒效應。 1993 年，美國貝爾實驗室在硒化鎘中發現隨著粒子尺寸的 減小光顏色從紅變成綠進而藍，有人把這種發光帶或吸收由長波移 顏色從紅變成綠進而藍，有人把這種發光帶或吸收由長波移向短波長的現象稱為 '藍移 '。 與紅移的區別
一個天體的光譜向長波（紅）端的位移叫做紅移。通常認為它是多普勒效應所致，即當一個波源（光波或射電波）和一個觀測者互相快速運動時所造成的波長變化。美國天文學家哈勃于1929年確認，遙遠的星系均遠離我們地球所在的銀河系而去，同時，它們的紅移隨著它們的距離增大而成正比地增加。這一普遍規律稱為哈勃定律，它成為星系退行速度及其和地球的距離之間的相關的基礎。
這就是說，【一個天體發射的光所顯示的紅移越大，該天體的距離越遠，它的退行速度也越大】。紅移定律已為后來的研究證實，并為認為【宇宙膨脹】的現代相對論宇宙學理論提供了基石。
上個世紀60年代初以來，天文學家發現了類星體，它們的紅移比以前觀測到的最遙遠的星系的紅移都更大。各種各樣的類星體的極大的紅移使我們認為，它們均以極大的速度（即接近光速的90%）遠離地球而去；還使我們設想，它們是宇宙中距離最遙遠的天體。光是由不同波長的電磁波組成的，在光譜分析中，光譜圖將某一恒星發出的光劃分成不同波長的光線，從而形成一條彩色帶，我們稱之為【光譜圖】。
恒星中的氣體要吸收某些波長的光，從而在光譜圖中就會形成暗的吸收線。每一種元素會產生特定的吸收線，天文學家通過研究光譜圖中的吸收線，可以得知某一恒星是由哪幾種元素組成的。將恒星光譜圖中吸收線的位置與實驗室光源下同一吸收線位置相比較，可以知道該恒星相對地球運動的情況。 當一輛高速行駛的賽車，以勻速V向我們駛來，然后又擦身而過的時候，我們用（聲波）多普勒效應對賽車進行全方位的跟蹤觀察，就會發現一個有趣的現象，即賽車迎面向我們駛來時，發生類似于光的藍移現象，頻率升高；當賽車擦身而過的一瞬間（如果我們測量足夠及時的話），發生類似于靜止狀態觀察光的本源狀態，頻率正常；當賽車遠離我們而去的時候，發生類似于光的紅移現象。由于光速太快，所以只能在天文觀察之下才能看到星系發光的紅移或藍移現象。
其實，聲波與光波的效應完全相同，只是一個只能在空氣（或其他介質）中傳播，而另一個則可以在真空中傳播。一個可以被高速運動的物體穿越，另一個則任何物體的速度都不可以穿越。假設在紅移或藍移現象中光速不變，那么通過分析聲波多普勒效應就可以看出”光速不變”之不可行處。通過三個觀測點的觀測，我們就會發現三個不同波長的光，如果光速不變的話。而在可見光之中，不同波長代表不同顏色的光。這樣就使光的性質發出了改變，即光源在加熱或降溫的狀態下，才會改變光的顏色。然而，對于紅移光與藍移光只是頻率與本源光的頻率發生了降低與升高的變化，不是光的顏色發生了改變。否則就根本無法分清紅移或藍移現象了。 小技巧：覺得每周一篇等太久？看起來太麻煩？試試收藏功能！
|
