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6 | 多普勒红移到底有多红?

6 | 多普勒红移到底有多红?

作者: 地平线HOA | 来源:发表于2021-01-20 22:12 被阅读0次

“你咋不问蓝移到底有多蓝?”

小吼看着气的怒发冲冠的老教授——他的渔夫帽都掉下来了,小声嘀咕,“那我还想问问宇宙为什么这么黑呢……”

这不怪我啊!!谁让刚刚上课路上掉了个普勒砸出来一个河神,河神给自己科普了多普勒和开普勒之后长扬而去。等自己紧赶慢赶跑进教室,正好赶上老师提问。

这个问题就是,多普勒红移是什么。

还好还好,上天有好生之德,老教授听见了小吼的嘀咕,目光里突然多了几分孺子可教,他让小吼下节课给大家讲讲多普勒红移和宇宙为什么这么黑——简称大概就是宇宙的红与黑吧。

在图书馆泡了一整天的小吼也终于对这个问题有了一点自己的看法。

物理学家多普勒,我们可爱的小多曾发现了物理学基石之一的——“多普勒效应”,即波的频率与波长,和观测者与运动物体间的相对运动方式有关。

具体来说,如果一个人和一辆汽车相向而行,那么汽车的声音将变得越来越刺耳。

而一个人与一辆汽车向相反的方向行进,那么汽车的声音将变得悠扬舒缓。

这个现象对我们来说简直是常识——那当然了,要是这点常识都没有,早就不知道哪个医院躺着去了。

但,你有想过这到底是为什么吗。

(小吼妈:哪来的为什么?还不如去做点家务。)

黄昏的夜色,远方驶来一辆辆回家的轿车.

而这个我们认为常识的不能再常识的现象用物理学术语来讲便是:运动物体发出的波的频率和观测者的位置有关。如果观测者和波源相对运动,那么波长会变短,频率变大;如果观测者和波源相互远离,那么波长变长,频率变小。

有没有觉得突然高大上了起来。

小吼也是这么认为的,她甚至想用这种解释试图去撩一下物理系的小哥哥。

太阳移动方向对人眼所得光色的影响.

以电磁波中的可见光为例,因为红光的波长较长,蓝光波长较短;所以由多普勒效应造成光线波长变长、光线的颜色往红光一端靠近的现象叫做多普勒红移;造成波长变短、光线颜色往蓝光一端移动的现象叫做多普勒蓝移。

你看,还是有多普勒蓝移的嘛,问问蓝移有多蓝也不奇怪吗不是。看到这里,小吼不禁产生了这样的想法。

可她看了看墙上的表,又赶紧继续翻书,唉,deadline是第一生产力啊。

20世纪20年代,我们耳熟能详的美国天文学家哈勃发现,除了少数几个临近的星系,几乎所有的星系发出的光都向红端移动,且离我们越远的星系,红移的程度越大。

大家还记得前面说的多普勒红移吗?由多普勒效应造成光线波长变长、光线的颜色往红光一端靠近的现象叫做多普勒红移。这说明这些星系都在远离我们,而且离我们越远,远离的速度越大。这个现象叫“哈勃–勒梅特定律”。

也正是“哈勃–勒梅特定律”揭示出了“宇宙正在膨胀”。而在哈勃发现星光红移的100年前,德国天文学家奥伯斯,提出的著名的“奥伯斯佯谬”,其实验依据之一,便有根据“多普勒红移”发现的星光变化。

而奥伯斯佯谬,则直指“宇宙为什么这么黑”的历史性难题。

参考资料:

https://www.exploratorium.edu/origins/hubble/tools/doppler.html

作者:

@綾音Ayane

(知乎), @ag獭 (知乎),@Angelo的常识 (公众号)

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下期更新,《宇宙为什么这么黑?》

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