红移

一种物理学和天文学领域的现象
红移(redshift)是指电磁辐射的波长增加、频率降低的现象。在可见光波段,表现为光谱的谱线朝红色波段移动。对于波长较长的红外线微波无线电波等,尽管波长增加会导致远离红光波段,这种现象还是被称为“红移”。与红移相反的波长减少、频率增加的现象称为负红移或蓝移。通常用波长变化值与原波长的比值表示红移的大小,即红移值
,红移则该值为正,蓝移则为负。[4]
据不同的作用机制,红移可分为多普勒红移、宇宙学红移和引力红移。多普勒红移是由物体和观察者之间的相对运动导致的,多普勒效应可解释这种现象。引力红移也称爱因斯坦位移,可以用广义相对论解释,由于引力能引起时间的膨胀,光从引力场发射出来时会产生红移现象。宇宙学红移是由宇宙空间膨胀使光子波长增加而引起的。哈勃–勒梅特定律(哈勃定律)揭示了星系的红移量与距离成正比的规律。[1]
红移在地面技术的应用包括多普勒雷达和雷达测速仪等。红移现象是宇宙膨胀大爆炸理论的强有力证据。红移也被用于天文学观测。,并且这些现象在地球技术如多普勒雷达和雷达枪中得到了应用。[1]

简史

该现象的研究历史始于19世纪经典波动力学的发展以及多普勒效应相关现象的探索。这种效应以克里斯蒂安·多普勒(Christian Doppler)命名,他于1842年提出了该现象的第一个已知的物理解释。这一假设于1845年由荷兰科学家克里斯托弗斯·布伊斯·巴洛特(Christophorus Buys Ballot)通过声波的实验来测试并得到确认。并且多普勒正确地预言了这种现象适用于所有种类的波,特别是认为恒星的变化颜色可以归因于它们相对于地球的运动。不过,关于恒星颜色变化的这一推论后来被推翻了,因为发现恒星的颜色主要是由恒星的温度决定的而不是相对运动引起的。直到后来,经实验验证的红移观测结果才证实多普勒关于红移是适用于所有种类波的预言是正确的。[2]