Co je to radiální rychlost?

Jakýkoli pohyb směrem k nehybnému pozorovateli nebo od něj se nazývá radiální rychlost a pohyb jakéhokoli objektu je definován jak rychlostí, tak směrem. Pro definování směru objektu však musí být znám referenční rámec pozorovatele. V normálním trojrozměrném prostoru má pozorovatel referenční rámec, který je pevný, s libovolným počtem objektů, které se pohybují směrem nebo od místa svého.

Planety většinou kruhové oběžné dráhy mají malou radiální rychlost vzhledem k jejich slunci, ale pro pevné pozorovatele, mimo sluneční soustavu, taková planeta mění svůj pohyb směrem k nim a od nich po celé své oběžné dráze. Je vidět, že planeta má dvě maximální radiální rychlosti: jedna pozitivní, když se planeta pohybuje od pozorovatele na vzdálenou stranu svého slunce a druhá negativní, protože se planeta pohybuje zpoza svého slunce směrem k pozorovateli. Když astronomové používají dalekohledy k pozorování systémů obíhajících těles, jsou data detekována jako elektromagnetická energie. Energetické vlny přijímané dalekohledy se liší v závislosti na tom, zda se obíhající objekt pohybuje směrem k nebo mimo dosah.

Skutečnost, že energetické vlny od objektů pohybujících se k pozorovateli jsou stlačeny a zdá se, že mají vyšší frekvenci než vlny od objektů pohybujících se od pozorovatele, se nazývá Dopplerův posun, navrhovaný Christianem Dopplerem v roce 1842. Například jako planety obíhají vzdálené hvězdy , odtáhli je od jejich těžiště a přiměli je, aby se pohybovali směrem k pozorovateli nebo od něj. Mírný pohyb hvězdy směrem k nebo pryč způsobuje, že se její spektrum, duhové barvy jeho světla, posouvá směrem k modré, když se přibližuje a směrem k červené, když se pohybuje dále. Při použití této metody radiální rychlosti, načasování posunu z červené na modrou a zpět, dává astronomům informace o hmotě a orbitálním cyklu planet obíhajících vzdálené hvězdy.

Tuto metodu lze také použít v astronomii k měření konstantních rychlostí hvězd obíhajících vzdálené galaxie, když se na ně dívají hrany. Světelné nebo rádiové vlny přijaté od hvězd pohybujících se směrem k dalekohledu se posouvají k vyšším frekvencím, zatímco světelné nebo rádiové vlny od hvězd pohybujících se od dalekohledu se posouvají směrem k nízkým kmitočtovým vlnovým délkám. Velikost posunu označuje jak relativní rychlost hvězd vzhledem k pozorovateli, tak úhlovou rychlost hvězd na oběžné dráze kolem galaxie.

Předpovědi počasí velmi pomohly mapy radiální rychlosti měřené Dopplerovým meteorologickým radarem. Stejně jako radiální rychlost zaznamenaná pro rotující galaxii ukazuje rotaci pomocí červeného a modrého posunu světelných vln, změna frekvence rádiových vln naznačuje rotační pohyb v bouřích, jako jsou cyklóny, hurikány a tornáda. Meteorologové mohou předpovědět tornádo brzy, když uvidí Dopplerův posun v těžkých povětrnostních systémech.

Dopplerův posun nebo metoda radiální rychlosti lze použít na jakémkoli těle nebo soustavě těl, která jsou na oběžné dráze nebo vibrují kolem společného středu. Nebeské objekty i vzorce počasí zobrazují červený posun nebo modrý posun v závislosti na tom, zda se objekty blíží nebo ustupují od pozorovatele v radiálním směru. Horní mezní radiální rychlost byla popsána Albertem Einsteinem jako rychlost světla ve vakuu a jeho speciální teorie relativity se vztahuje na tento přímý přímý pohled, radiální pohyb.