Червоний зсув: відмінності між версіями
| [перевірена версія] | [неперевірена версія] |
Sehrg (обговорення | внесок) Мітки: Редагування з мобільного пристрою Редагування через мобільну версію |
Немає опису редагування |
||
| Рядок 1: | Рядок 1: | ||
[[Файл:Redshift.svg|right|thumb| |
[[Файл:Redshift.svg|right|thumb|306x306px|Червоний зсув ліній у спектрі поглинання]] |
||
'''Червоний зсув''' — зсув [[спектральна лінія|спектральних ліній]] [[хімічний елемент|хімічних елементів]] у [[червоний]] (довгохвильовий) бік. Є проявом [[ефект Доплера|ефекту Доплера]] у [[світло|видимому]] [[електромагнітне випромінювання|електромагнітному]] діапазоні. |
'''Червоний зсув''' — зсув [[спектральна лінія|спектральних ліній]] [[хімічний елемент|хімічних елементів]] у [[червоний]] (довгохвильовий) бік. Є проявом [[ефект Доплера|ефекту Доплера]] у [[світло|видимому]] [[електромагнітне випромінювання|електромагнітному]] діапазоні. |
||
| Рядок 7: | Рядок 7: | ||
* [[Гравітаційний червоний зсув]] |
* [[Гравітаційний червоний зсув]] |
||
* [[Космологічний червоний зсув]] |
* [[Космологічний червоний зсув]] |
||
== Історія == |
|||
Історія цієї теми почалася з розвитку в 19 столітті класичної хвильової механіки і дослідження явищ, пов'язаних з [[Ефект Доплера|ефектом Доплера]]. Ефект названий на честь [[Крістіан Доплер|Крістіана Доплера]], який запропонував перше відоме фізичне пояснення цього явища в 1842 році. Гіпотеза була перевірена і підтверджена для [[Звукові хвилі|звукових хвиль]] голландським вченим [[Христофор Бейс-Баллот|Христофором Бейсом Баллотом]] у 1845 році<ref>{{cite book |
|||
|title=Beiträge zur fixsternenkunde |
|||
|last=Doppler |
|||
|first=Christian |
|||
|date=1846 |
|||
|publisher=G. Haase Söhne |
|||
|volume=69 |
|||
|location=Prague |
|||
|bibcode=1846befi.book.....D |
|||
}}</ref><ref>{{cite book |
|||
|url=https://www.springer.com/west/home/medicine/gynecology?SGWID=4-10066-22-46625046-0 |
|||
|title=Doppler Ultrasound in Obstetrics And Gynecology |
|||
|last=Maulik |
|||
|first=Dev |
|||
|date=2005 |
|||
|editor2-last=Zalud |
|||
|editor2-first=Ivica |
|||
|publisher=Springer |
|||
|chapter=Doppler Sonography: A Brief History |
|||
|isbn=978-3-540-23088-5 |
|||
|chapter-url=https://books.google.com/books?id=HedeGJms0n4C&q=%22Ballot%22&pg=PA3 |
|||
|editor1-last=Maulik |
|||
|editor1-first=Dev |
|||
}}</ref>. |
|||
Вперше червоний зсув описав французький фізик [[Арман Іпполіт Луї Фізо|Іпполіт Фізо]] в 1848 році, який вказав на зсув [[Спектральна лінія|спектральних ліній]], що спостерігається в [[Зоря|зорях]], як на наслідок ефекту Доплера. Цей ефект іноді називають "ефектом Доплера-Фізо". У 1868 році британський астроном [[Вільям Гаґґінс]] першим визначив швидкість віддалення зорі від [[Земля|Землі]] за допомогою цього методу<ref name="Huggins">{{cite journal|last=Huggins|first=William|date=1868|title=Further Observations on the Spectra of Some of the Stars and Nebulae, with an Attempt to Determine Therefrom Whether These Bodies are Moving towards or from the Earth, Also Observations on the Spectra of the Sun and of Comet II|journal=[[Philosophical Transactions of the Royal Society of London]]|volume=158|pages=529–564|bibcode=1868RSPT..158..529H|doi=10.1098/rstl.1868.0022}}</ref>. У 1871 році оптичний червоний зсув був підтверджений, коли явище спостерігалося в [[Фраунгоферові лінії|лініях Фраунгофера]] з використанням обертання [[Сонце|Сонця]], близько 0,1 Å в червоному кольорі<ref>{{cite journal|last=Reber|first=G.|date=1995|title=Intergalactic Plasma|journal=[[Astrophysics and Space Science]]|volume=227|issue=1–2|pages=93–96|bibcode=1995Ap&SS.227...93R|doi=10.1007/BF00678069|s2cid=30000639}}</ref>. У 1887 році Фогель і Шейнер відкрили річний ефект Доплера - щорічну зміну доплерівського зсуву зір, розташованих поблизу [[Екліптика|екліптики]], через [[Орбітальна швидкість|орбітальну швидкість]] Землі. У 1901 році [[Бєлопольський Аристарх Аполлонович|Аристарх Білопольський]] перевірив оптичний червоний зсув в лабораторії за допомогою системи обертових дзеркал<ref>{{cite book |
|||
|title=A History of Astronomy |
|||
|last=Pannekoek |
|||
|first=A. |
|||
|date=1961 |
|||
|publisher=Dover |
|||
|page=451 |
|||
|isbn=978-0-486-65994-7 |
|||
}}</ref><ref>{{cite journal|last=Bélopolsky|first=A.|date=1901|title=On an Apparatus for the Laboratory Demonstration of the Doppler-Fizeau Principle|journal=[[Astrophysical Journal]]|volume=13|page=15|bibcode=1901ApJ....13...15B|doi=10.1086/140786|doi-access=free}}</ref>. |
|||
Починаючи зі спостережень 1912 року, [[Весто Слайфер]] виявив, що більшість [[Спіральні галактики|спіральних галактик]], які тоді вважалися спіральними туманностями, мають значні червоні зміщення. Слайфер вперше повідомив про свої вимірювання в першому томі "Бюлетеня [[Ловеллівська обсерваторія|обсерваторії Лоуелла]]"<ref>{{cite journal|last=Slipher|first=Vesto|date=1912|title=The radial velocity of the Andromeda Nebula|journal=[[Lowell Observatory Bulletin]]|volume=1|issue=8|pages=2.56–2.57|bibcode=1913LowOB...2...56S|quote=The magnitude of this velocity, which is the greatest hitherto observed, raises the question whether the velocity-like displacement might not be due to some other cause, but I believe we have at present no other interpretation for it}}</ref>. Через три роки він написав огляд у журналі "Популярна астрономія"<ref>{{cite journal|last=Slipher|first=Vesto|date=1915|title=Spectrographic Observations of Nebulae|journal=[[Popular Astronomy (US magazine)|Popular Astronomy]]|volume=23|pages=21–24|bibcode=1915PA.....23...21S}}</ref>. У ньому він стверджує, що "раннє відкриття того, що велика спіраль [[Галактика Андромеди|Андромеди]] має цілком виняткову швидкість -300 км/с, показало, що доступні тоді засоби здатні досліджувати не тільки спектри спіралей, але й їхні швидкості"<ref>{{cite journal|last=Slipher|first=Vesto|date=1915|title=Spectrographic Observations of Nebulae|journal=[[Popular Astronomy (US magazine)|Popular Astronomy]]|volume=23|page=22|bibcode=1915PA.....23...21S}}</ref>. Слайфер повідомив про швидкості 15 спіральних туманностей, розташованих по всій [[Небесна сфера|небесній сфері]], і всі вони, окрім трьох, мали спостережувані "позитивні" (тобто рецесійні) швидкості. Згодом [[Едвін Габбл]] виявив приблизний зв'язок між червоними зсувами таких "туманностей" і відстанями до них, сформулювавши свій однойменний [[Закон Габбла — Леметра|закон Габбла]]<ref>{{cite journal|last=Hubble|first=Edwin|date=1929|title=A Relation between Distance and Radial Velocity among Extra-Galactic Nebulae|journal=[[Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America]]|volume=15|issue=3|pages=168–173|bibcode=1929PNAS...15..168H|doi=10.1073/pnas.15.3.168|pmc=522427|pmid=16577160|doi-access=free}}</ref>. {{Не перекладено|Мілтон Юмасон|Мілтон Юмасон|en|Milton L. Humason}} працював над цими спостереженнями разом з Габблом<ref>{{Cite web|url=https://imagine.gsfc.nasa.gov/educators/programs/cosmictimes/online_edition/1929/expanding.html|title=Universe is Expanding|date=2017-12-08|access-date=2023-09-06}}</ref>. Ці спостереження підтвердили роботу [[Фрідман Олександр Олександрович|Олександра Фрідмана]] 1922 року, в якій він вивів [[Рівняння Фрідмана|рівняння Фрідмана-Леметра]]<ref>{{cite journal|last=Friedman|first=A. A.|date=1922|title=Über die Krümmung des Raumes|journal=[[Zeitschrift für Physik]]|volume=10|issue=1|pages=377–386|bibcode=1922ZPhy...10..377F|doi=10.1007/BF01332580|s2cid=125190902}} English translation in {{cite journal|last=Friedman|first=A.|date=1999|title=On the Curvature of Space|journal=[[General Relativity and Gravitation]]|volume=31|issue=12|pages=1991–2000|bibcode=1999GReGr..31.1991F|doi=10.1023/A:1026751225741|s2cid=122950995}})</ref>. Сьогодні вони вважаються вагомим доказом [[розширення Всесвіту]] і [[Великий вибух|теорії Великого вибуху]]<ref name="Eddington2">This was recognized early on by physicists and astronomers working in cosmology in the 1930s. The earliest layman publication describing the details of this correspondence is {{cite book |
|||
|url=https://archive.org/details/in.ernet.dli.2015.220736 |
|||
|title=The Expanding Universe: Astronomy's 'Great Debate', 1900–1931 |
|||
|last=Eddington |
|||
|first=Arthur |
|||
|date=1933 |
|||
|publisher=[[Cambridge University Press]] |
|||
|author-link=Arthur Eddington |
|||
}} (Reprint: {{ISBN|978-0-521-34976-5}})</ref>. |
|||
== Числова характеристика == |
== Числова характеристика == |
||
Версія за 20:38, 19 листопада 2023
Червоний зсув — зсув спектральних ліній хімічних елементів у червоний (довгохвильовий) бік. Є проявом ефекту Доплера у видимому електромагнітному діапазоні.
Кожен хімічний елемент поглинає або випромінює електромагнітні хвилі на певних визначених частотах і, таким чином, утворює неповторну картину з ліній (спектр), що застосовується в спектральному аналізі. Якщо об'єкт рухається відносно спостерігача, то внаслідок ефекту Доплера, частота хвилі змінюється (збільшується, коли об'єкт наближається, чи зменшується, коли об'єкт віддаляється від спостерігача), а спектральні лінії відповідно зсуваються в синю (короткохвильову) або червону (довгохвильову) частину спектра, зберігаючи, однак, своє відносне розташування. Зсув ліній у червоний бік (зумовлений віддаленням об'єкта) називається «червоним зсувом».
Найчастіше термін «червоний зсув» використовують для позначення двох явищ:
Історія
Історія цієї теми почалася з розвитку в 19 столітті класичної хвильової механіки і дослідження явищ, пов'язаних з ефектом Доплера. Ефект названий на честь Крістіана Доплера, який запропонував перше відоме фізичне пояснення цього явища в 1842 році. Гіпотеза була перевірена і підтверджена для звукових хвиль голландським вченим Христофором Бейсом Баллотом у 1845 році[1][2].
Вперше червоний зсув описав французький фізик Іпполіт Фізо в 1848 році, який вказав на зсув спектральних ліній, що спостерігається в зорях, як на наслідок ефекту Доплера. Цей ефект іноді називають "ефектом Доплера-Фізо". У 1868 році британський астроном Вільям Гаґґінс першим визначив швидкість віддалення зорі від Землі за допомогою цього методу[3]. У 1871 році оптичний червоний зсув був підтверджений, коли явище спостерігалося в лініях Фраунгофера з використанням обертання Сонця, близько 0,1 Å в червоному кольорі[4]. У 1887 році Фогель і Шейнер відкрили річний ефект Доплера - щорічну зміну доплерівського зсуву зір, розташованих поблизу екліптики, через орбітальну швидкість Землі. У 1901 році Аристарх Білопольський перевірив оптичний червоний зсув в лабораторії за допомогою системи обертових дзеркал[5][6].
Починаючи зі спостережень 1912 року, Весто Слайфер виявив, що більшість спіральних галактик, які тоді вважалися спіральними туманностями, мають значні червоні зміщення. Слайфер вперше повідомив про свої вимірювання в першому томі "Бюлетеня обсерваторії Лоуелла"[7]. Через три роки він написав огляд у журналі "Популярна астрономія"[8]. У ньому він стверджує, що "раннє відкриття того, що велика спіраль Андромеди має цілком виняткову швидкість -300 км/с, показало, що доступні тоді засоби здатні досліджувати не тільки спектри спіралей, але й їхні швидкості"[9]. Слайфер повідомив про швидкості 15 спіральних туманностей, розташованих по всій небесній сфері, і всі вони, окрім трьох, мали спостережувані "позитивні" (тобто рецесійні) швидкості. Згодом Едвін Габбл виявив приблизний зв'язок між червоними зсувами таких "туманностей" і відстанями до них, сформулювавши свій однойменний закон Габбла[10]. Мілтон Юмасон[en] працював над цими спостереженнями разом з Габблом[11]. Ці спостереження підтвердили роботу Олександра Фрідмана 1922 року, в якій він вивів рівняння Фрідмана-Леметра[12]. Сьогодні вони вважаються вагомим доказом розширення Всесвіту і теорії Великого вибуху[13].
Числова характеристика
Червоний зсув (z) характеризується відношенням різниці довжин хвиль до довжини випроміненої хвилі:
- ,
де — довжина хвилі випромінювача, — довжина хвилі, яку фіксує спостерігач.
В астрономічній системі відстаней вживається одиниця червоного зсуву, що є відстанню, на якій космологічний червоний зсув дорівнює одиниці. Ця відстань становить 1,302773× 1023 кілометрів[джерело?] (або 1,302773× 1026 метрів), що є найбільшою позасистемною одиницею відстані після парсека.
Див. також
Література
- В. Ю. Теребиж. Красное смещение. Энциклопедия Физики и техники - www.femto.com.ua. Архів оригіналу за 25 червня 2013. Процитовано 15 травня 2012. (рос.)
|
Це незавершена стаття з астрономії. Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її. |
| |||||||||||||||||||||||||||||
- ↑ Doppler, Christian (1846). Beiträge zur fixsternenkunde. Т. 69. Prague: G. Haase Söhne. Bibcode:1846befi.book.....D.
- ↑ Maulik, Dev (2005). Doppler Sonography: A Brief History. У Maulik, Dev; Zalud, Ivica (ред.). Doppler Ultrasound in Obstetrics And Gynecology. Springer. ISBN 978-3-540-23088-5.
- ↑ Huggins, William (1868). Further Observations on the Spectra of Some of the Stars and Nebulae, with an Attempt to Determine Therefrom Whether These Bodies are Moving towards or from the Earth, Also Observations on the Spectra of the Sun and of Comet II. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 158: 529—564. Bibcode:1868RSPT..158..529H. doi:10.1098/rstl.1868.0022.
- ↑ Reber, G. (1995). Intergalactic Plasma. Astrophysics and Space Science. 227 (1–2): 93—96. Bibcode:1995Ap&SS.227...93R. doi:10.1007/BF00678069. S2CID 30000639.
- ↑ Pannekoek, A. (1961). A History of Astronomy. Dover. с. 451. ISBN 978-0-486-65994-7.
- ↑ Bélopolsky, A. (1901). On an Apparatus for the Laboratory Demonstration of the Doppler-Fizeau Principle. Astrophysical Journal. 13: 15. Bibcode:1901ApJ....13...15B. doi:10.1086/140786.
- ↑ Slipher, Vesto (1912). The radial velocity of the Andromeda Nebula. Lowell Observatory Bulletin. 1 (8): 2.56—2.57. Bibcode:1913LowOB...2...56S.
The magnitude of this velocity, which is the greatest hitherto observed, raises the question whether the velocity-like displacement might not be due to some other cause, but I believe we have at present no other interpretation for it
- ↑ Slipher, Vesto (1915). Spectrographic Observations of Nebulae. Popular Astronomy. 23: 21—24. Bibcode:1915PA.....23...21S.
- ↑ Slipher, Vesto (1915). Spectrographic Observations of Nebulae. Popular Astronomy. 23: 22. Bibcode:1915PA.....23...21S.
- ↑ Hubble, Edwin (1929). A Relation between Distance and Radial Velocity among Extra-Galactic Nebulae. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 15 (3): 168—173. Bibcode:1929PNAS...15..168H. doi:10.1073/pnas.15.3.168. PMC 522427. PMID 16577160.
- ↑ Universe is Expanding. 8 грудня 2017. Процитовано 6 вересня 2023.
- ↑ Friedman, A. A. (1922). Über die Krümmung des Raumes. Zeitschrift für Physik. 10 (1): 377—386. Bibcode:1922ZPhy...10..377F. doi:10.1007/BF01332580. S2CID 125190902. English translation in Friedman, A. (1999). On the Curvature of Space. General Relativity and Gravitation. 31 (12): 1991—2000. Bibcode:1999GReGr..31.1991F. doi:10.1023/A:1026751225741. S2CID 122950995.)
- ↑ This was recognized early on by physicists and astronomers working in cosmology in the 1930s. The earliest layman publication describing the details of this correspondence is Eddington, Arthur (1933). The Expanding Universe: Astronomy's 'Great Debate', 1900–1931. Cambridge University Press. (Reprint: ISBN 978-0-521-34976-5)