Астронет > Форумы > Вопросы преподавания астрономии > Красное смещение

О. Е. Кириллов · 24.10.2009 22:35

Уважаемые господа Астрофизики, помогите прояснить проблему! Почему по наличию красного смещения в спектре галактики делается вывод, что она движется от нас и по величине этого красного смещения можно определить лучевую скорость? Я в курсе, что есть эффект Допплера, более того,- я в курсе, что есть кроме продольного еще и поперечный эффект Допплера, а это означает, что только по величине красного смещения невозможно узнать ни скорость движения источника, ни направление движения источника, даже нельзя узнать движется ли источник к нам или от нас, - потому что сдвиг частот (длин волн) зависит от скорости источника и угла между скоростью источника и лучом зрения (см. СТО). Вот я и в тупике: то ли под термином "красное смещение" спецы-астрофизики понимают нечто большее, чем сдвиг частот (например, еще учитывается интенсивность смещенных спектральных линий), то ли я не знаю, что и думать. Призываю к обсуждению сформулированной проблемы (если она есть, конечно!).

В. Г. Макаров · 28.10.2009 14:31

Предлагаю свой вариант ответа на Ваш вопрос, опубликованный в соседней рубрике в теме " Расширение вселеной", хотя и обращение не ко мне. Да и допущенные грамматические ошибки могут значительно изменить отношение к предлагаемому варианту. Если Вы учитель, то моё предложение может принести больше вреда, чем пользы. Если оно окажется интересным и захотите его кому либо изложить, то предложите его как "еретический". А на правильный, с точки зрения предлагающего, уверен, сошлются на адрес, где он,правильный, изложен. С уважением.

Дмитрий Доценко · 29.10.2009 14:09

Тут необходимо немного прояснить ситуацию. Согласно представлениям современной космологии красное смещение в спектрах далеких галактик вызывается в основном не эффектом Допплера, а расширением Вселенной (которое изменяет энергию фотонов - волны "растягиваются" вместе с пространством). Поэтому понятие "скорость разбегания" нельзя понимать так уж буквально.

Наблюдаемый в пределах одного скопления галактик разброс значений красного смещения вызывается по большей части движениями галактик в скоплении (т.е. эффектом Допплера). Из этого разброса можно определить разброс продольных скоростей галактик - он оказывается порядка 1-2 тыс. км/сек. Поэтому нет причин ожидать бОльших поперечных скоростей движений галактик. Соответственно, поперечный эффект Допплера -- эффект второго порядка -- пренебрежимо мал.

Красное смещение определяется только из смещения положения спектральных линий: z= l / l0 - 1, где l и l0 - длины волн от объекта и в лаборатории. Из наблюдений оказывается, что красное смещение, рассчитанное по этой формуле, не зависит от l0 (в некоторых из альтернативных теорий опубликованных на этом форуме и на других сайтах, z зависит от длины волны).

О. Е. Кириллов · 30.10.2009 15:35

Дополнение к написанному, во избежание недоразумений. Суть проблемы: пусть перед Вами спектр какого-либо объекта и Вы выяснили, что он смещен в красную сторону. Вопрос: можно ли по величине этого красного смещения вычислить лучевую скорость и как? Вопрос не праздный и не простой. Дело в том, что по формулам СТО величина сдвига частоты (длины волны) зависит не только от величины скорости источника, но и от угла между скоростью и лучем зрения. Вплоть до того, что зная, что перед нами красное смещение нельзя сказать к нам движется источник или от нас (ведь, к примеру, поперечный Допплер-эффект всегда красный).

Дмитрий Доценко · 2.11.2009 13:49

Ответ на поставленный вопрос, конечно, "нет, никак нельзя". Красное смещение (и вообще, сдвиг спектральных линий) определяется многими факторами. В астрофизике их три:
- Эффект Допплера
- Расширение пространства
- Гравитационное красное смещение.
В итоге имеем 1+z_общ = (1+z_Допплер) * (1+z_расшир) * (1+z_гравит)

Однако, если про объект что-то известно (например, это галактика), то ясно,
- что гравитационное красное смещение мало (излучение возникает в атмосферах звезд),
- что скорость объекта относительно "системы отсчета реликтового излучения" не превышает 1-3 тыс км/с,
поэтому, если красное смещение много больше 0.01, то главный вклад в него дает расширение пространства.

Да, формально можно представить отдельный объект, движущийся к нам с такой скоростью и под таким углом, что z>0. Но, как мне кажется, в применении к реальным объектам астрономии это довольно неестественно и подобно предположению о том, что суточное вращение звездного неба связано с движениями звезд, а не вращением Земли.