O que é velocidade radial?
Qualquer movimento em direção ou afastamento de um observador imóvel é chamado velocidade radial, e o movimento de qualquer objeto é definido pela velocidade e pela direção. Para definir a direção do objeto, no entanto, o quadro de referência do observador deve ser conhecido. No espaço tridimensional normal, o observador tem um quadro de referência fixo, com qualquer número de objetos se movendo em direção ou afastando-se de sua localização.
Planetas em órbitas majoritariamente circulares possuem pouca velocidade radial em relação a seus sóis, mas para observadores fixos, fora do sistema solar, esse planeta muda seu movimento em direção a eles e longe deles durante sua órbita. O planeta é visto como possuindo duas velocidades radiais máximas: uma positiva, à medida que o planeta se afasta do observador para o lado mais distante do sol e uma negativa, à medida que o planeta se afasta por trás do sol em direção ao observador. Quando os astrônomos usam telescópios para observar sistemas de corpos em órbita, os dados são detectados como energia eletromagnética. As ondas de energia recebidas pelos telescópios são diferentes, dependendo de o objeto em órbita estar se aproximando ou se afastando do telescópio.
O fato de que as ondas de energia dos objetos que se movem em direção ao observador são compactadas e parecem possuir uma frequência mais alta do que as ondas dos objetos que se afastam do observador é chamado de deslocamento Doppler, proposto por Christian Doppler em 1842. Por exemplo, como planetas orbitam estrelas distantes , eles os puxam para longe de seus centros de gravidade, fazendo com que eles se movam em direção ou se afastem do observador. O leve movimento da estrela na direção ou na distância faz com que seu espectro, as cores do arco-íris de sua luz, mude para o azul à medida que se aproxima e para o vermelho à medida que se afasta. Usando esse método de velocidade radial, o tempo da mudança do vermelho para o azul e vice-versa fornece aos astrônomos informações sobre a massa e o ciclo orbital dos planetas que orbitam estrelas distantes.
Este método também pode ser usado em astronomia para medir as velocidades constantes de estrelas que orbitam galáxias distantes quando são vistas na borda. As ondas de luz ou rádio recebidas das estrelas que se deslocam em direção ao telescópio mudam para frequências mais altas, enquanto as ondas de luz ou rádio das estrelas que se afastam do telescópio mudam para comprimentos de onda de frequência mais baixa. A quantidade de deslocamento indica a velocidade relativa das estrelas em relação ao observador e a velocidade angular das estrelas em órbita sobre a galáxia.
A previsão do tempo tem sido ajudada bastante pelos mapas de velocidade radial, medidos pelo radar meteorológico Doppler. Assim como a velocidade radial registrada para uma galáxia em rotação mostra a rotação por ondas vermelhas e azuis das ondas de luz, a mudança na frequência das ondas de rádio indica o movimento rotacional em tempestades como ciclones, furacões e tornados. Os meteorologistas podem emitir alertas de tornado mais cedo quando vêem o Doppler mudar em sistemas climáticos severos.
O deslocamento Doppler, ou método da velocidade radial, pode ser usado em qualquer corpo ou sistema de corpos que estejam em órbita ou vibrando em torno de um centro comum. Os objetos celestes e os padrões climáticos exibem um desvio para vermelho ou azul, dependendo se os objetos estão se aproximando ou se afastando do observador na direção radial. O limite superior da velocidade radial foi descrito por Albert Einstein como a velocidade da luz no vácuo, e sua teoria especial da relatividade se aplica a esse movimento radial de linha de visão direta.