تعرف على تأثير دوبلر

يدرس علماء الفلك الضوء من الأجسام البعيدة لفهمها. يتحرك الضوء عبر الفضاء بسرعة 299000 كيلومترًا في الثانية ، ويمكن انحراف مساره عن طريق الجاذبية وكذلك امتصاصه وتناثره بسحب المواد في الكون. يستخدم الفلكيون العديد من خصائص الضوء لدراسة كل شيء من الكواكب وأقمارها إلى أبعد الأجسام في الكون.

إحدى الأدوات التي يستخدمونها هي تأثير دوبلر. هذا تحول في التردد أو الطول الموجي للإشعاع المنبعث من جسم ما أثناء تحركه عبر الفضاء. تم تسميته على اسم الفيزيائي النمساوي كريستيان دوبلر الذي اقترحه لأول مرة في عام 1842.

كيف يعمل تأثير دوبلر؟ إذا كان مصدر الإشعاع ، قل أ نجمة، يتجه نحو فلكي على الأرض (على سبيل المثال) ، فإن طول موجة إشعاعه سيبدو أقصر (تردد أعلى ، وبالتالي طاقة أعلى). من ناحية أخرى ، إذا كان الجسم يتحرك بعيدًا عن الراصد ، فسيظهر الطول الموجي أطول (تردد أقل وطاقة أقل). ربما تكون قد واجهت نسخة من التأثير عندما سمعت صافرة قطار أو صفارة إنذار للشرطة أثناء تحركها بالقرب منك ، وتغيير الملعب أثناء مرورك من جانبك والابتعاد.

يأتي تأثير دوبلر خلف تقنيات مثل رادار الشرطة ، حيث يطلق "رادار البندقية" ضوءًا لطول موجة معروف. ثم ، يرتد هذا "الرادار" عن سيارة متحركة ويعود إلى الجهاز. يتم استخدام التحول الناتج في الطول الموجي لحساب سرعة السيارة. (

عندما يتراجع شيء ما (أي يبتعد) عن أحد المراقبين ، فإن قمم الإشعاع المنبعثة ستتباعد عن بعضها أكثر مما لو كان الجسم المصدر ثابتًا. والنتيجة هي أن الطول الموجي للضوء يظهر أطول. يقول علماء الفلك أنها "تحولت إلى الطرف الأحمر" من الطيف.

ينطبق نفس التأثير على جميع نطاقات الطيف الكهرومغناطيسي ، مثل مذياع, الأشعة السينية أو أشعة غاما. ومع ذلك ، فإن القياسات البصرية هي الأكثر شيوعًا وهي مصدر مصطلح "الانزياح الأحمر". كلما أسرع المصدر في الابتعاد عن الراصد ، كلما زاد الانزياح الأحمر. من وجهة نظر الطاقة ، تتوافق الأطوال الموجية الأطول مع انخفاض إشعاع الطاقة.

على العكس من ذلك ، عندما يقترب مصدر الإشعاع من مراقب ، تبدو أطوال موجات الضوء قريبة من بعضها البعض ، مما يؤدي إلى تقصير الطول الموجي للضوء بشكل فعال. (مرة أخرى ، يعني الطول الموجي الأقصر ترددًا أعلى وبالتالي طاقة أعلى.) طيفياً ، ستظهر خطوط الانبعاث متغيرة نحو الجانب الأزرق من الطيف البصري ، وبالتالي الاسم تحول الأزرق.

كما هو الحال مع الانزياح الأحمر ، ينطبق التأثير على نطاقات أخرى من الطيف الكهرومغناطيسي ، ولكن التأثير هو الأكثر كثيرا ما نوقشت عند التعامل مع الضوء البصري ، على الرغم من أن هذا ليس بالتأكيد في بعض مجالات علم الفلك قضية.

أدى استخدام Doppler Shift إلى بعض الاكتشافات المهمة في علم الفلك. في أوائل القرن العشرين ، كان يعتقد أن كون كانت ثابتة. في الواقع ، أدى هذا البرت اينشتاين لإضافة الثابت الكوني إلى معادلة المجال الشهيرة من أجل "إلغاء" التوسع (أو الانكماش) ​​الذي تنبأ به حسابه. على وجه التحديد ، كان يعتقد ذات مرة أن "حافة" درب التبانة يمثل حدود الكون الساكن.

ثم، إدوين هابل وجدت أن ما يسمى "السدم الحلزوني" التي ابتليت بها الفلك لعقود كانت ليس السدم على الإطلاق. كانت في الواقع مجرات أخرى. لقد كان اكتشافا مذهلا وأخبر علماء الفلك أن كون أكبر بكثير مما عرفوه.

ثم تابع هابل لقياس تحول دوبلر ، وتحديدًا العثور على الانزياح الأحمر لهذه المجرات. وجد أنه كلما كانت المجرة أبعد ، كلما انحسرت بسرعة أكبر. هذا أدى إلى المشهور الآن قانون هابل، والتي تقول أن مسافة الجسم تتناسب مع سرعة الركود.

قاد هذا الوحي آينشتاين إلى كتابة ذلك له كانت إضافة الثابت الكوني إلى المعادلة الميدانية أكبر خطأ في حياته المهنية. ومع ذلك ، من المثير للاهتمام ، أن بعض الباحثين يضعون الثابت الآن عودة إلى النسبية العامة.

كما اتضح أن قانون هابل صحيح فقط إلى حد ما منذ أن وجد البحث على مدى العقدين الماضيين ذلك المجرات البعيدة تتراجع بسرعة أكبر من المتوقع. هذا يعني أن توسع الكون يتسارع. والسبب في ذلك هو اللغز ، وقد أطلق العلماء على القوة الدافعة لهذا التسارع الطاقة المظلمة. إنهم يحسبون ذلك في معادلة حقل أينشتاين باعتباره ثابتًا كونيًا (على الرغم من أنه من شكل مختلف عن صيغة آينشتاين).

إلى جانب قياس توسع الكون ، يمكن استخدام تأثير دوبلر لنمذجة حركة الأشياء الأقرب إلى المنزل ؛ وهي ديناميات مجرة درب التبانة.

من خلال قياس المسافة إلى النجوم والانزياح الأحمر أو التحول الأزرق ، يستطيع الفلكيون رسم خريطة حركة مجرتنا والحصول على صورة لما قد تبدو عليه مجرتنا لمراقب من جميع أنحاء كون.

كما يسمح تأثير دوبلر للعلماء بقياس نبضات النجوم المتغيرة أيضًا حركات الجسيمات التي تسير بسرعات لا تصدق داخل تيارات النفاثة النسبية المنبثقة من عند الثقوب السوداء الهائلة.

تم التعديل والتحديث بواسطة كارولين كولينز بيترسن.