ปรากฏการณ์ดอปเพลอร์และการเลื่อนทางแดง
The Doppler effect and redshift
อัปเดตล่าสุด
เสียงรถพยาบาลที่แหลมขึ้นเมื่อวิ่งเข้าหาและทุ้มลงเมื่อวิ่งออก เป็นหลักการเดียวกับที่นักดาราศาสตร์ใช้วัดความเร็วของดาว ค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบ และค้นพบว่าเอกภพกำลังขยายตัว
เมื่อแหล่งกำเนิดคลื่นเคลื่อนที่เข้าหาเรา ยอดคลื่นแต่ละยอดถูกปล่อยออกมาจากตำแหน่งที่ใกล้เราขึ้นเรื่อย ๆ ยอดคลื่นจึงมาถึงถี่ขึ้น ความยาวคลื่นที่เราวัดได้สั้นลง เมื่อแหล่งกำเนิดเคลื่อนที่ออก ความยาวคลื่นจะยาวขึ้น ปรากฏการณ์นี้อธิบายโดย คริสเตียน ดอปเพลอร์ ในปี ค.ศ. 1842 และใช้ได้ทั้งกับเสียงและแสง
สูตรสำหรับความเร็วต่ำ
การเลื่อนทางแดงและทางน้ำเงิน
สำหรับแสงจากวัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วตามแนวเล็ง
เมื่อ
วัดได้เฉพาะความเร็วตามแนวเล็ง
ปรากฏการณ์ดอปเพลอร์บอกเฉพาะความเร็วที่พุ่งเข้าหาหรือออกจากเรา เรียกว่าความเร็วแนวเล็ง ส่วนการเคลื่อนที่ข้ามท้องฟ้าต้องวัดจากการเปลี่ยนตำแหน่งของดาวตามเวลา เรียกว่าการเคลื่อนที่เฉพาะ
ใช้ทำอะไรในดาราศาสตร์
- ค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบ ดาวเคราะห์ดึงดาวฤกษ์แม่ให้ส่ายไปมาเล็กน้อย สเปกตรัมของดาวฤกษ์จึงเลื่อนไปมาเป็นจังหวะ วิธีนี้วัดความเร็วได้ละเอียดถึงไม่กี่สิบเซนติเมตรต่อวินาที และทำให้ค้นพบดาวเคราะห์ 51 Pegasi b ในปี ค.ศ. 1995
- หามวลของดาวคู่ จากความเร็วและคาบที่ดาวทั้งสองโคจรรอบกัน
- วัดการหมุนของดาราจักร ด้านหนึ่งของดาราจักรเคลื่อนเข้าหา อีกด้านเคลื่อนออก ความเร็วที่วัดได้ไกลจากใจกลางเผยให้เห็นสสารมืด
- ศึกษาการเคลื่อนที่บนดวงอาทิตย์ และการสั่นของดาวฤกษ์
ความเร็วสูงและเอกภพที่ขยายตัว
เมื่อความเร็วใกล้แสง ต้องใช้สูตรการคำนวณเชิงสัมพัทธภาพ ซึ่งรวมผลของการยืดของเวลาเข้าไปด้วย
สำหรับดาราจักรที่อยู่ไกลมาก การเลื่อนทางแดงส่วนใหญ่ไม่ได้มาจากการเคลื่อนที่ผ่านอวกาศ แต่มาจากการขยายตัวของอวกาศเอง ขณะแสงเดินทาง คลื่นแสงถูกยืดออกตามอวกาศ ค่า
คำศัพท์ในบทความนี้
- Doppler effectปรากฏการณ์ดอปเพลอร์
- redshiftการเลื่อนไปทางแดง
- blueshiftการเลื่อนไปทางน้ำเงิน
- radial velocityความเร็วตามแนวเล็ง
- relativistic Doppler effectปรากฏการณ์ดอปเพลอร์เชิงสัมพัทธภาพ
- cosmological redshiftการเลื่อนไปทางแดงเชิงจักรวาลวิทยา
- gravitational redshiftการเลื่อนไปทางแดงเนื่องจากความโน้มถ่วง
บทความที่เกี่ยวข้อง
- เอกภพขยายตัวและกฎของฮับเบิลดาราจักรที่อยู่ไกลกว่าเคลื่อนห่างจากเราเร็วกว่า เพราะอวกาศระหว่างดาราจักรกำลังยืดออก
- ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์ดวงอื่น ค้นพบแล้วหลายพันดวง และหลายดวงแปลกกว่าที่เคยจินตนาการไว้
- เส้นสเปกตรัม: ลายนิ้วมือของธาตุในอวกาศอะตอมแต่ละธาตุดูดกลืนและปล่อยแสงเฉพาะบางความยาวคลื่นเท่านั้น เส้นสว่างและเส้นมืดในสเปกตรัมจึงบอกได้ว่าดาวที่อยู่ไกลหลายร้อยปีแสงประกอบด้วยอะไร ร้อนแค่ไหน และเคลื่อนที่เร็วเท่าไร
- ดาวคู่: วิธีชั่งน้ำหนักดาวฤกษ์ดาวฤกษ์ราวครึ่งหนึ่งมีดาวคู่โคจรรอบกัน ระบบดาวคู่เป็นวิธีเดียวที่วัดมวลของดาวได้โดยตรง และเมื่อดาวสองดวงอยู่ใกล้กันมากพอ มันจะแลกเปลี่ยนมวลกัน สร้างปรากฏการณ์ที่น่าตื่นเต้นที่สุดบางอย่างในจักรวาล
- สัมพัทธภาพพิเศษ: เวลาและระยะทางไม่ได้ตายตัวในปี ค.ศ. 1905 ไอน์สไตน์เริ่มจากสมมติฐานเพียงสองข้อ แล้วได้ข้อสรุปที่เปลี่ยนวิธีคิดเรื่องเวลาและอวกาศไปตลอดกาล นาฬิกาที่เคลื่อนที่เดินช้าลง ไม้บรรทัดหดสั้น และมวลกับพลังงานเป็นสิ่งเดียวกัน