Что такое красное смещение?

Красное смещение - это сдвиг частоты электромагнитной волны, вызванный движением объекта. Свет от объектов, удаляющихся от наблюдателя, имеет свои световые волны, смещенные к красной части спектра. Красное смещение обычно наблюдается в астрономии, особенно при наблюдении очень отдаленных объектов. Эффект не ограничивается электромагнитным излучением в видимом диапазоне, хотя термин приобрел популярность, поскольку некоторые удаляющиеся астрономические объекты выглядят красными.

Красное смещение является результатом эффекта Доплера. Эффект Доплера применяется к звуковым волнам, а также к электромагнитным волнам, и часто испытывается людьми ежедневно. Гудок приближающегося поезда звучит выше по высоте, чем когда поезд уходит, хотя сам гудок издает звук постоянного тона. Это связано с тем, что в данной среде звук распространяется с одинаковой скоростью - частота звуковой волны изменяется в зависимости от движения поезда. Подобный эффект происходит со светом, когда свет более низкой частоты возникает из-за источника, удаляющегося в пространстве.

В видимом спектре света низкочастотные световые волны воспринимаются людьми как красные. Высокочастотные световые волны выглядят как синие. Следовательно, красное смещение будет вызвано светом, источник которого удаляется от наблюдателя. Например, галактика, которая удаляется от Земли с высокой скоростью, может иметь красный цвет. Аналогично, приближающаяся галактика может выглядеть синей, если ее скорость находится в определенном диапазоне.

Хотя термин красное смещение подразумевает изменение цвета, эффект Доплера применяется ко всему электромагнитному спектру. Все излучение, одним из которых является видимый свет, сдвигается в зависимости от относительной скорости источника излучения. Астрономический объект, который удаляется с достаточной скоростью, может «смещаться» из всего видимого спектра, даже после красного. Полученное наблюдателем излучение будет в диапазоне инфракрасного излучения, которое невидимо невооруженным глазом. Таким образом, астрономы используют термин красное смещение для обозначения любого сдвига излучения в сторону более низких частот.

В 1920-х годах американский астроном Эдвин Хаббл и другие заметили, что большинство галактик, по-видимому, имеют красное смещение, причем величина красного смещения пропорциональна их расстояниям от Земли. Чем дальше были галактики, тем быстрее они, казалось, удалялись от Земли. Эта тенденция называется законом Хаббла, и она предоставила некоторые из первых доказательств в поддержку модели расширяющейся вселенной, которая возникла в результате Большого взрыва. При взрыве частицы с различной скоростью увеличивают свое расстояние от всех других частиц. То же самое относится и к «взрывающейся» вселенной - все галактики, казалось бы, удаляются от любого наблюдателя.