Hva er radial hastighet?

Enhver bevegelse mot eller bort fra en bevegelig observatør kalles radial hastighet, og bevegelsen til ethvert objekt er definert av både hastighet og retning. For å definere retning av objektet, må imidlertid observatørens referanseramme være kjent. I normalt, tredimensjonalt rom har observatøren en referanseramme som er fast, med et hvilket som helst antall objekter som beveger seg mot eller bort fra hans eller hennes beliggenhet.

Planeter i for det meste sirkulære baner har liten radiell hastighet med hensyn til solene deres, men for faste observatører, utenfor solsystemet, endrer en slik planet bevegelsen mot og bort fra dem gjennom hele sin bane. Det er sett på at planeten har to maksimale radielle hastigheter: en positiv, når planeten beveger seg bort fra observatøren til yttersiden av solen og en negativ, når planeten beveger seg ut bak solen mot observatøren. Når astronomer bruker teleskoper for å observere systemer som går i bane, oppdages dataene som elektromagnetisk energi. Energibølgene mottatt av teleskopene er forskjellige, avhengig av om den kretsende gjenstanden beveger seg mot eller bort fra omfanget.

At energibølger fra objekter som beveger seg mot observatøren er komprimert og ser ut til å ha en høyere frekvens enn bølger fra objekter som beveger seg bort fra observatøren, kalles Doppler-skiftet, foreslått av Christian Doppler i 1842. For eksempel som planeter går i bane rundt fjerne stjerner , de drar dem bort fra tyngdepunktene sine, og får dem til å bevege seg mot eller bort fra observatøren. Stjernens svake bevegelse mot eller bort får dets spekter, regnbuens farger i lyset, til å forskyve seg mot det blå når det beveger seg nærmere og mot det røde når det beveger seg lenger bort. Ved å bruke denne radiale hastighetsmetoden gir tidspunktet for skiftet fra rødt til blått og tilbake igjen astronomer informasjon om massen og bane-syklusen til planeter som kretser rundt fjerne stjerner.

Denne metoden kan også brukes i astronomi for å måle de konstante hastighetene til stjerner som kretser rundt fjerne galakser når de blir sett på kanten. Lys- eller radiobølger mottatt fra stjerner som beveger seg mot teleskopet skifter til høyere frekvenser, mens lys- eller radiobølger fra stjerner som beveger seg bort fra teleskopet skifter mot lavere frekvensbølgelengder. Skiftmengden indikerer både den relative hastigheten til stjernene i forhold til observatøren og stjernenes vinkelhastighet i bane rundt galaksen.

Værvarsling har blitt hjulpet sterkt av radielle hastighetskart målt ved Doppler værradar. Akkurat som den radiale hastigheten som er registrert for en roterende galakse, viser rotasjon ved rød og blå skifting av lysbølger, indikerer endringen i frekvens av radiobølger rotasjonsbevegelsen i stormer som sykloner, orkaner og tornados. Værmeldere kan legge ut tornadovarsler tidlig når de ser Doppler-skiftet i alvorlige værsystemer.

Doppler-skiftet, eller radiell hastighetsmetode, kan brukes på ethvert legeme eller systemer av legemer som er i bane, eller som vibrerer rundt et felles senter. Både himmelobjekter og værmønstre viser et rødt skift eller et blått skift, avhengig av om objekter nærmer seg eller går tilbake fra observatøren i radiell retning. Den øvre grensen for radial hastighet ble beskrevet av Albert Einstein som lysets hastighet i et vakuum, og hans spesielle relativitetsteori gjelder denne direkte siktlinjen, radielle bevegelse.