紅位移

紅位移

所謂紅移,最初是針對機械波而言的,即一個相對於觀察者運動著的物體離的越遠發出的聲音越渾厚(波長比較長),相反離的越近發出的聲音越尖細(波長比較短)。後來,美國天文學家哈勃把一個天體的光譜向長波(紅)端的位移叫做都卜勒紅移。通常認為它是都卜勒效應所致,即當一個波源(光波或射電波)和一個觀測者互相快速運動時所造成的波長變化。美國天文學家哈勃於1929年確認,遙遠的星系均遠離我們地球所在的銀河系而去,同時,它們的紅移隨著它們的距離增大而成正比地增加。這一普遍規律稱為哈勃定律,它成為星系退行速度及其和地球的距離之間的相關的基礎。這就是說,一個天體發射的光所顯示的紅移越大,該天體的距離越遠,它的退行速度也越大。紅移定律已為後來的研究證實,並為認為宇宙膨脹的現代相對論宇宙學理論提供了基石。

紅位移紅位移

概述

紅位移,又稱都卜勒紅移,其出現是由於一個恆星用極快的速度遠離地球(宇宙擴張使行星和恆星間的距離增大),使其發出的光(波)被拉長,變為紅光(波長較闊)。
紅位移也稱為紅移,是與藍移相對的物理現象,指的是光譜線相對於觀察者向紅端的方向移動了一段距離。
紅移的大小由紅移值衡量,紅移值用Z表示

分類

都卜勒紅移:物體和觀察者之間的相對運動可以導致紅移,與此相對應的紅移稱為都卜勒紅移,是由都卜勒效應引起的。
重力紅移:根據廣義相對論,光從重力場中發射出來時也會發生紅移的現象。這種紅移稱為重力紅移。
宇宙學紅移:20世紀初,美國天文學家埃德溫·哈勃發現,宇宙中絕大多數星系的光譜線存在紅移現象。這種紅移是由於宇宙在膨脹,星系相對於觀察者存在極高的退行速度引起的,稱為宇宙學紅移。並由此得到哈勃定律。20世紀60年代發現了一類具有極高紅移值的天體——類星體,成為近代天文學中非常活躍的研究領域。

目前天文學發現所有宇宙中的星球都在產生紅位移,說明宇宙在加速膨脹,也就是說所有的天體都在離我們遠去

美國天文學家哈勃把一個天體的光譜向長波(紅)端的位移叫做都卜勒紅移。通常認為它是都卜勒效應所致,即當一個波源(光波或射電波)和一個觀測者互相快速運動時所造成的波長變化。美國天文學家哈勃於1929年確認,遙遠的星系均遠離我們地球所在的銀河系而去,同時,它們的紅移隨著它們的距離增大而成正比地增加。這一普遍規律稱為哈勃定律,它成為星系退行速度及其和地球的距離之間的相關的基礎。這就是說,一個天體發射的光所顯示的紅移越大,該天體的距離越遠,它的退行速度也越大。紅移定律已為後來的研究證實,並為認為宇宙膨脹的現代相對論宇宙學理論提供了基石。上個世紀60年代初以來,天文學家發現了類星體,它們的紅移比以前觀測到的最遙遠的星系的紅移都更大。各種各樣的類星體的極大的紅移使我們認為,它們均以極大的速度(即接近光速的90%)遠離地球而去;還使我們構想,它們是宇宙中距離最遙遠的天體。
換句話說,由於都卜勒紅移現象的存在,從這個意義上來講,宇宙不是無限的,而是有界的,即天體紅移的速度等於光速的地帶就是宇宙的邊緣和界限了,超過了這個界限,也就超過了光速,光線也就因此永遠無法達到我們的視界,那就不是我們這個世界了,到底是怎樣只有上帝才知道。
現在,根據科學測定,宇宙的年齡大約是150億年,這個既是它的年齡(時間),其實也是它的空間長度,即150億光年是我們觀察太空理論上能達到的最遠距離了,我們現在看到的距離地球150億光年的地方恰恰就是宇宙誕生時的鏡像。150億年前,在大爆炸的奇點,時間和空間獲得的最完美的統一,那一點(或那一刻)即是我們整個宇宙的開端。
一個天體的光譜向長波(紅)端的位移叫做紅移。通常認為它是都卜勒效應所致,即當一個波源(光波或射電波)和一個觀測者互相快速運動時所造成的波長變化。美國天文學家哈勃於1929年確認,遙遠的星系均遠離我們地球所在的銀河系而去,同時,它們的紅移隨著它們的距離增大而成正比地增加。這一普遍規律稱為哈勃定律,它成為星系退行速度及其和地球的距離之間的相關的基礎。這就是說,一個天體發射的光所顯示的紅移越大,該天體的距離越遠,它的退行速度也越大。紅移定律已為後來的研究證實,並為認為宇宙膨脹的現代相對論宇宙學理論提供了基石。上個世紀60年代初以來,天文學家發現了類星體,它們的紅移比以前觀測到的最遙遠的星系的紅移都更大。各種各樣的類星體的極大的紅移使我們認為,它們均以極大的速度(即接近光速的90%)遠離地球而去;還使我們構想,它們是宇宙中距離最遙遠的天體。
光是由不同波長的電磁波組成的,在光譜分析中,光譜圖將某一恆星發出的光劃分成不同波長的光線,從而形成一條彩色帶,我們稱之為光譜圖。恆星中的氣體要吸收某些波長的光,從而在光譜圖中就會形成暗的吸收線。每一種元素會產生特定的吸收線,天文學家通過研究光譜圖中的吸收線,可以得知某一恆星是由哪幾種元素組成的。將恆星光譜圖中吸收線的位置與實驗室光源下同一吸收線位置相比較,可以知道該恆星相對地球運動的情況。

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斯托克斯位移

基本內容

螢光光譜較相應的吸收光譜紅移,這被稱為斯托克位移(Stokesshift)。
固體吸收光子(吸收)的能量將大於輻射光子(發光),因此發光光譜與吸收光譜相比,將向能量較低的方向偏移(紅移),兩個光子能量的差值稱為斯托克斯譜位移。能量的差值主要是由於晶體中熱質子的損耗,在該過程相反過程中使得晶體得到冷卻。
螢光光譜發生向短波方向的位移被稱為反斯托克位移(Anti-Stoke’sshift)。摻雜了硫氧化釓的硫氧化釔是常用的工業反斯托克斯染料,它在近紅外範圍有吸收峰而激發峰在可視光譜的範圍內。

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