多普勒效应是什么？红移，抑或是蓝移

　　简介： 红移和蓝移是多普勒效应的可见影响。红移是由于物体远离地球而产生的光波波长的增加，蓝移则相反。可利用光谱学测量物体光谱，根据其谱线计算光谱中的波长值，再据此获得其红移及蓝移值。
　　红移现象是指由于物体远离地球，波长增加。与之相反的是蓝移，物体向地球移动，波长减少。
　　红移和蓝移都是多普勒效应的可观测现象。过去你很可能曾亲眼目睹过多普勒效应。最好的例子就是警车高速驶过时的警笛声：当警车向你驶来的时候，警笛的音调会变高，比警车远离你时的音调要高。这个现象与声音频率的提高有关。这在下列的视频中进行了展示。
　　光也会有同样的多普勒效应。当物体朝我们移动时，波长会发生变化，向光谱的蓝色一端移动。当物体从我们身边移开的时候，光被＂拉伸＂向红色，我们可以观察光谱线中的移位现象。
　　红移与蓝移
　　太阳吸收谱线（左），与遥远星系的超星系团的吸收谱线（右）
　　箭头表示红移。波长增加，朝向红色及远红外（频率减速器）
　　红移和蓝移的历史
　　多普勒效应是以克里斯蒂安·安德里亚斯·多普勒的名字命名的。他在1842年为这一物理现象提供了目前已知的最早的物理学解释。这一声波假设于1845年由荷兰科学家克里斯托弗·亨德里克·迪德里克·巴伊斯·白贝罗检验证实。
　　1848年，法国物理学家阿曼德-希波利特-路易·菲佐第一次描述了多普勒红移，他指出恒星光谱谱线的变化是多普勒效应造成的。这种效应有时也被称作＂多普勒-菲佐效应＂。1868年，英国天文学家威廉·哈金斯首次通过多普勒效应测定出一颗恒星远离地球的速度。
　　1871年，在观测太阳自转的夫琅和费谱线中发现了多普勒现象，光学红移得到了证实，大约为0.1 Ã。1901年，阿里斯塔赫·贝洛波尔斯基在实验室中，使用旋转镜系统验证了光学红移。
　　寻找红移
　　光谱学可以应用到测量来自遥远星系的光学频谱当中来。科学家会在光谱中寻找红移特征（比如说吸收谱线、发射谱线或是其他光强度的变化），然后和现有的各种元素频谱中的已知特征进行对比，最终确定红移。氢元素是太空中一种非常常见的元素。
　　在上面的图表中，你可以看见两个光。一个来在太阳（一个已知的每个吸收线都确定的光谱），一个是来自遥远星系的超级星团。当我们比较这两个星系的时候，我们看到太阳的氢线和遥远星系的相关、有联系。唯一的区别是星系中的吸收谱线都向上移动（朝向红色）。这就指向了红移，可以得出一个结论：这个星系正在远离我们，或是说我们正在远离这个星系。
　　计算红移和蓝移
　　一旦我们找到一个已知的光谱线，就可以计算出它在光谱中的波长。然后，这就可以用来计算确切的红移。
　　以上述图形为例，我们可以取氢阿尔法发射谱线为656.2纳米，然后根据光谱（如，观测到的谱线是675纳米）计算观测光谱的波长。最后，用一个简单的方程式来计算红移值。
　　等式28-红移值
　　代入我们观察到的波长得到：
　　等式28- 红移值计算示例
　　z是习惯使用的无量纲量，z的正值指向红移，负值指向蓝移。
　　红移的例证
　　星系是目前已知红移最高的物体。光谱数据是最可靠的红移证据来源，而星系中确认的最高光谱红移是红移 z = 6.96 的 IOK-1。
　　观测到的最遥远的伽马射线爆发是GRB 080913，其红移z是6.7。
　　相关知识
　　在物理学领域，红移是指电磁辐射由于某种原因导致波长增加、频率降低的现象，在可见光波段，表现为光谱的谱线朝红端移动了一段距离。相反的，电磁辐射的波长变短、频率升高的现象则被称为蓝移。红移最初是在人们熟悉的可见光波段发现的，随着对电磁波谱各个波段的了解逐步加深，任何电磁辐射的波长增加都可以称为红移。
　　BY: Tim Trott
　　FY: 树灯下的书
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