АссистентНовый вопросИсторияОбласти знаний
Партнёрские проектыСпецпроектыСтать автором
Сменить язык
2219276 статей на русском языкеО РУВИКИ

Красное смещение

Экспертиза РАН

Logo-ran-black.png
Проведена экспертиза
Российской академией наук
Подробнее
Aprove.svg

Экспертиза РАН

Arrow-Right.png
Logo-ran.png
Проведена экспертиза
Российской академией наук
Подробнее

Красное смещение (порт. desvio para o vermelho, англ. redshift) — это увеличение длины волны и соответствующее уменьшение частоты и энергии фотона электромагнитного излучения (например, света)[1]. Обратное явление — уменьшение длины волны и одновременное увеличение частоты и энергии — называется синим смещением (desvio para o azul). Эти термины происходят от цвета красный и синий, которые находятся на противоположных концах видимого светового спектра.

undefined

История

Исследование темы началось с развития в XIX веке волновой механики и изучения явления эффекта Доплера. Эффект назван в честь Кристиана Доплера, впервые физически объяснившего его в 1842 году[2]. Гипотеза была проверена и подтверждена для звуковых волн голландским учёным Кристоффером Бейс-Баллотом в 1845 году[3]. Доплер верно предсказал, что эффект должен применяться ко всем волнам, в частности, предположил, что различные цвета звёзд обусловлены их движением относительно Земли[4]. Однако оказалось, что цвета звезд в первую очередь обусловлены их температурой, а не движением. Позднее эффект Доплера был подтверждён наблюдениями красного смещения.

Первым зарегистрировал «доплеровское красное смещение» французский физик Ипполит Физо в 1848 году, отметив смещение спектральных линий в излучении звёзд как следствие эффекта Доплера, иногда называемого "эффектом Доплера–Физо". В 1868 году британский астроном Уильям Хаггинс впервые определил скорость звезды, удаляющейся от Земли, используя этот метод[5]. В 1871 году оптическое красное смещение было подтверждено наблюдением линии Фраунгофера при вращении Солнца (около 0,1 Å на красном конце спектра)[6]. В 1887 году Вёгель и Шейнер открыли «годовой эффект Доплера», годовое изменение смещения звезд, вызванное орбитальным движением Земли[7]. В 1901 году Аристарх Белопольский проверил оптическое красное смещение с помощью лабораторного эксперимента с системой вращающихся зеркал[8].

Термин red-shift в печатном виде впервые, вероятно, использовал американский астроном Уолтер Сидни Адамс в 1908 году, где он упомянул "Два метода изучения природы красного смещения в туманностях"[9]. Без дефиса слово появилось только после 1934 года в работах Виллема де Ситтера, что указывает на распространённость немецкого эквивалента Rotverschiebung вплоть до этого времени[10].

С 1912 года Весто Слайфер обнаружил, что большинство спиральных галактик (тогда считавшихся «туманностями») демонстрирует значительные красные смещения. Первое измерение он опубликовал в первом томе Бюллетеня Лоуэлловской обсерватории[11]. В 1915 году он опубликовал обзор в журнале Popular Astronomy[12]. Слайфер сообщил о скоростях 15 спиральных туманностей на всей небесной сфере, у 12 из которых наблюдалось положительное (рецессивное) смещение. Эдвин Хаббл вскоре обнаружил примерно линейную зависимость между красным смещением таких «туманностей» и их расстояниями, сформулировав свой закон Хаббла[13]. Эти наблюдения подтвердили расчёты Александра Фридмана 1922 года, в которых были получены уравнения Фридмана — Леметра[14]. Сейчас это рассматривается как одно из главных подтверждений расширения Вселенной и теории Большого взрыва[15].

Примечания

  1. ↑ Hawking, S. O universo numa casca de noz : [порт.]. — Editora Intrinseca, 2016. — P. 292. — ISBN 978-85-8057-889-8.
  2. ↑ Doppler, Christian. Beiträge zur fixsternenkunde. — Prague: G. Haase Söhne, 1846. — Vol. 69.
  3. ↑ Maulik, Dev. Doppler Sonography: A Brief History // Doppler Ultrasound in Obstetrics And Gynecology / Maulik, Dev ; Zalud, Ivica. — Springer, 2005. — ISBN 978-3-540-23088-5.
  4. ↑ O'Connor, John J. Christian Andreas Doppler. MacTutor History of Mathematics archive. University of St Andrews (1998).
  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.
  6. ↑ 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.
  7. ↑ Pannekoek, A. A History of Astronomy. — Dover, 1961. — P. 451. — ISBN 978-0-486-65994-7.
  8. ↑ 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.
  9. ↑ Adams, Walter S. (1908). “Preliminary catalogue of lines affected in sun-spots”. Contributions from the Mount Wilson Observatory / Carnegie Institution of Washington. Carnegie Institution of Washington. 22: 1–21. Bibcode:1908CMWCI..22....1A.
  10. ↑ de Sitter, W. (1934). “On distance, magnitude, and related quantities in an expanding universe”. Bulletin of the Astronomical Institutes of the Netherlands. 7: 205. Bibcode:1934BAN.....7..205D.
  11. ↑ Slipher, Vesto (1912). “The radial velocity of the Andromeda Nebula”. Lowell Observatory Bulletin. 1: 2.56–2.57. Bibcode:1913LowOB...2...56S.
  12. ↑ Slipher, Vesto (1915). “Spectrographic Observations of Nebulae”. Popular Astronomy. 23: 21–24. Bibcode:1915PA.....23...21S.
  13. ↑ 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.
  14. ↑ 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.
  15. ↑ Eddington, Arthur. The Expanding Universe: Astronomy's 'Great Debate', 1900–1931. — Cambridge University Press, 1933.

Литература

Статьи

  • Odenwald, S. & Fienberg, R.T. 1993; "Galaxy Redshifts Reconsidered" // Sky & Telescope. Feb. 2003. С. 31–35.
  • Lineweaver, Charles H. and Tamara M. Davis, "Misconceptions about the Big Bang", Scientific American, March 2005.

Книги

  • Нуссбаумер Х., Биери Л. Discovering the Expanding Universe. Cambridge University Press, 2009. ISBN 978-0-521-51484-2.
  • Binney J., Merrifeld M. Galactic Astronomy. Princeton University Press, 1998. ISBN 978-0-691-02565-0.
  • Carroll B.W., Ostlie D.A. An Introduction to Modern Astrophysics. Addison-Wesley Publishing Company, 1996. ISBN 978-0-201-54730-6.
  • Feynman R., Leighton R., Sands M. The Feynman Lectures on Physics. Vol. 1. Addison-Wesley, 1989. ISBN 978-0-201-51003-4.
  • Grøn Ø., Hervik S. Einstein's General Theory of Relativity. New York: Springer, 2007. ISBN 978-0-387-69199-2.
  • Kutner M. Astronomy: A Physical Perspective. Cambridge University Press, 2003. ISBN 978-0-521-52927-3.
  • Misner C., Thorne K.S., Wheeler J.A. Gravitation. San Francisco: W. H. Freeman, 1973. ISBN 978-0-7167-0344-0.
  • Peebles P.J.E. Principles of Physical Cosmology. Princeton University Press, 1993. ISBN 978-0-691-01933-8.
  • Taylor E.F., Wheeler J.A. Spacetime Physics: Introduction to Special Relativity. 2-е изд. W.H. Freeman, 1992. ISBN 978-0-7167-2327-1.
  • Weinberg S. Gravitation and Cosmology. John Wiley, 1971. ISBN 978-0-471-92567-5.

Ссылки

Дополнительно по теме

Категории