КРАСНОЕ СМЕЩЕНИЕ
понижение
частот электромагнитного излучения, одно из проявлений Доплера эффекта.
Название
"К. с." связано с тем, что в видимой части спектра в результате этого явления
линии оказываются смещёнными к его красному концу; К. с. наблюдается и
в излучениях любых др. частот, напр. в радиодиапазоне. Противоположный
эффект, связанный с повышением частот, наз. синим (или фиолетовым) смещением.
Чаще всего термин "К. с." используется для обозначения двух явлений - космо-логич.
К. с. и гравитац. К. с.
Космологическим (мета-галактическим)
В относительности теории допле-ровское
скорость), то скорость источника: Из этого уравнения следует, что при
Вплоть до 50-х гг. 20 в, внегалактич.
Фотографирование спектров слабых (далёких)
Гравитационное К. с. является следствием
Илл. см. т. 5, табл. XV, стр. 448-449.
Лит.: Ландау Л. Д., Лифшиц Е.
К. с. наз. наблюдаемое для всех далёких источников (галактик, квазаров)
понижение
частот излучения, свидетельствующее об удалении этих источников друг от
друга и, в частности, от нашей Галактики, т. е. о нестационарности (расширении)
Метагалактики. К. с. для галактик было обнаружено амер. астрономом В. Слай-фером
в 1912-14; в 1929 Э. Хаббл открыл, что К. с. для далёких галактик
больше, чем для близких, и возрастает приблизительно пропорционально расстоянию
(закон К. с., или закон Хаббла). Предлагались различные объяснения наблюдаемого
смещения спектр. линий. Такова, напр., гипотеза о распаде световых квантов
за время, составляющее миллионы и миллиарды лет, в течение к-рого свет
далёких источников достигает земного наблюдателя; согласно этой гипотезе,
при распаде уменьшается энергия, с чем связано и изменение частоты излучения.
Однако эта гипотеза не подтверждается наблюдениями. В частности, К. с.
в разных участках спектра одного и того же источника, в рамках гипотезы,
должно быть различным. Между тем все данные наблюдений свидетельствуют
о том, что К. с. не зависит от частоты, относительное изменение частоты
z = (v
(v
все др. истолкования К. с.
К. с. рассматривается как результат замедления течения времени в движущейся
системе отсчёта (эффект спец. теории относительности). Если скорость системы
источника относительно системы приёмника составляет v (в случае
метагалактич. К. с. v - это лучевая
(с-скорость
света в вакууме) и по наблюдаемому К. с. легко определить лучeвую
z
= 0° скорость v приближается к скорости света, оставаясь всегда
меньше её (v < с). При скорости v, намного меньшей скорости
света (v<<с), формула упрощается: v=cz. Закон Хаббла
в этом случае записывается в форме v = cz = Нr
(г
- расстояние, Н - постоянная Хаббла). Для определения расстояний
до внегалактич. объектов по этой формуле нужно знать численное значение
постоянной Хаббла Н. Знание этой постоянной очень важно и для космологии:
с
ней связан т. н. возраст Вселенной.
расстояния (измерение к-рых связано, естественно, с большими трудностями)
сильно занижались, в связи с чем значение Н, определённое по этим расстояниям,
получилось сильно завышенным. В нач. 70-х гг. 20 в. для постоянной Хаббла
принято значение Н = 53 ± 5 (км/сек)/Мгпс, обратная величина
Т
- = 1/Н = 18 млрд. лет.
источников для измерения К. с., даже при использовании наиболее крупных
инструментов и чувствительных фотопластинок, требует благоприятных условий
наблюдений и длительных экспозиций. Для галактик уверенно измеряются смещения
z 0,2, соответствующие скорости v = 60 000 км/сек и
расстоянию свыше 1 млрд. пс. При таких скоростях и расстояниях закон
Хаббла применим в простейшей форме (погрешность порядка 10%, т. е. такая
же, как погрешность определения Н). Квазары в среднем в сто раз
ярче галактик и, следовательно, могут наблюдаться на расстояниях в десять
раз больших (если пространство евклидово). Для квазаров действительно регистрируются
z
2 и больше. При смещениях 2 = 2 скорость v = 0,8 • с = 240
000 км/сек. При таких скоростях уже сказываются специфические космологич.
эффекты - нестационарность и кривизна пространства -
времени;
в
частности, становится неприменимым понятие единого однозначного расстояния
(одно из расстояний - расстояние по К. с.- составляет здесь, очевидно,
r = v/H = 4,5 млрд. пс). К. с. свидетельствует о расширении
всей доступной наблюдениям части Вселенной; это явление обычно наз. расширением
(астрономической) Вселенной.
замедления темпа времени и обусловлено гравитационным полем (эффект общей
теории относительности). Это явление (наз. также эффектом Эйнштейна, обобщённым
эффектом Доплера) было предсказано А. Эйнштейном в 1911, наблюдалось
начиная с 1919 сначала в излучении Солнца, а затем и нек-рых др. звёзд.
Гравитац. К. с. принято характеризовать условной скоростью v, вычисляемой
формально по тем же формулам, что и в случаях космологич. К. с. Значения
условной скорости: для Солнца v = 0,6 км/сек, для плотной
звезды Сириус В v = 20 км/сек. В 1959 впервые удалось измерить
К. с., обусловленное гравитац. полем Земли, к-рое очень мало: v =
7,5 • 10-5 см/сек (см. Мёссбауэра эффект). В нек-рых
случаях (напр., при коллапсе гравитационном) должно наблюдаться
К. с. обоих типов (в виде суммарного эффекта).
М., Теория поля, 4 изд., М., 1962, §89, 107; Наблюдательные основы космологии,
пер. с англ., М., 1965. Г.И.Наан.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я