الانزياح الأحمر

خطوات الاستخدام

أدخل الطول الموجي المرصود (λ): هذا هو الطول الموجي للضوء الذي يصل إلينا من الجسم السماوي، ويتم قياسه بواسطة أجهزة التحليل الطيفي على الأرض أو في الفضاء. تأكد من استخدام نفس وحدة القياس (مثل نانومتر) للطولين الموجيين.

أدخل الطول الموجي الأصلي (λ₀): هذا هو الطول الموجي للخط الطيفي نفسه عند انبعاثه من المصدر في حالة السكون. يمكن الحصول عليه من الجداول الطيفية المعروفة، مثل خطوط الهيدروجين (H-alpha 656.3 نانومتر، Lyman-alpha 121.6 نانومتر).

احسب الزيادة في الطول الموجي: قم بطرح الطول الموجي الأصلي من الطول الموجي المرصود (Δλ = λ - λ₀). تمثل هذه القيمة مقدار تمدد الضوء بسبب حركة المصدر أو تمدد الكون.

احسب الانزياح الأحمر (z): اقسم الزيادة في الطول الموجي على الطول الموجي الأصلي باستخدام المعادلة z = (λ - λ₀) / λ₀. تكون قيمة z موجبة للانزياح الأحمر (ابتعاد المصدر) وسالبة للانزياح الأزرق (اقتراب المصدر).

الأسئلة الشائعة

الانزياح الأحمر هو ظاهرة تمدد موجات الضوء عندما يتحرك مصدر الضوء بعيدًا عن الراصد. يتم تعريفه بواسطة المعادلة z = (λ - λ₀)/λ₀، حيث λ هو الطول الموجي المرصود وλ₀ هو الطول الموجي الأصلي. تُعد هذه الظاهرة أحد الأدلة الرئيسية على تمدد الكون، حيث وجد إدوين هابل أن المجرات البعيدة لها انزياح أحمر أكبر، مما يعني أنها تبتعد عنا بسرعة أكبر. هناك ثلاثة أنواع رئيسية: الانزياح الأحمر الكوني الناتج عن تمدد الفضاء نفسه، والانزياح الأحمر التثاقلي الناتج عن الجاذبية القوية، والانزياح الأحمر الدوبلري الناتج عن الحركة النسبية. يستخدم علماء الفلك قياسات الانزياح الأحمر لتقدير المسافات الكونية، ودراسة تطور المجرات والكوازارات، وحتى اختبار نظريات الجاذبية.

يعتمد قياس المسافات الكونية عبر الانزياح الأحمر على قانون هابل: v = H₀ × d، حيث v هي سرعة الانحسار، H₀ ثابت هابل، وd هي المسافة. من خلال قياس الانزياح الأحمر، يمكن حساب السرعة (باستخدام الصيغ المتعلقة) ثم استخلاص المسافة. على سبيل المثال، إذا كان z = 0.1 وكان ثابت هابل H₀ = 70 كم/ث/مليون فرسخ فلكي، فإن السرعة v ≈ c×z = 30,000 كم/ث، وبالتالي المسافة d = v/H₀ = 30,000/70 ≈ 428.6 مليون فرسخ فلكي. لكن هذه العلاقة خطية فقط للأزمان القريبة (z صغير). للأزمان الكبيرة، يجب استخدام نماذج كونية معقدة تأخذ في الاعتبار هندسة الكون ومحتواه من المادة والطاقة المظلمة. يُستخدم الانزياح الأحمر أيضًا في دراسة تطور الكون عبر الزمن، حيث أن الأجرام ذات z أكبر كانت موجودة في حقب كونية أقدم.

نعم، يمكن أن يكون z سالبًا، ويسمى ذلك بالانزياح الأزرق (Blueshift). يحدث الانزياح الأزرق عندما يتحرك مصدر الضوء باتجاه الراصد، مما يؤدي إلى تقلص الطول الموجي (λ < λ₀)، وتكون قيمة z سالبة. على سبيل المثال، إذا كان الطول الموجي لخط الهيدروجين H-alpha المرصود 650 نانومتر (بدلاً من 656.3)، فإن z = (650-656.3)/656.3 ≈ -0.0096. هذا يعني أن المصدر يقترب بسرعة v ≈ c × |z| = 0.0096c ≈ 2,880 كم/ث. في علم الفلك، نرى الانزياح الأزرق في أجرام مثل مجرة أندروميدا التي تقترب من مجرتنا، وأيضًا في بعض النجوم في مجرتنا. لكن على المقاييس الكونية الكبيرة، تسود الانزياحات الحمراء بسبب تمدد الكون.

عندما يكون الانزياح الأحمر كبيرًا (z ≥ 0.3)، لا يمكن استخدام صيغة دوبلر التقليدية v = c×z لأن السرعة تقترب من سرعة الضوء وتتطلب معالجة نسبية. هناك صيغة دوبلر النسبية: v = c × ((z+1)² - 1) / ((z+1)² + 1). هذه المعادلة مشتقة من تحويلات لورنتز وتضمن أن v لا تتجاوز c أبدًا. على سبيل المثال، إذا كان z = 3، فإن v/c = (16-1)/(16+1)=15/17 ≈ 0.882. وإذا كان z = 5، فإن v/c = (36-1)/(36+1)=35/37 ≈ 0.946. وإذا كان z = ∞، فإن v تقترب من c. من المهم استخدام هذه المعادلة عند التعامل مع الكوازارات والمجرات البعيدة جدًا. كما توجد أيضًا صيغ للانزياح الأحمر الكوني تعتمد على نموذج الكون، لكن السرعة المحسوبة هنا هي سرعة الانحسار الكلية الناتجة عن تمدد الفضاء والحركة المحلية.

الانزياح الأحمر

أدخل القيم

خطوات الاستخدام

أمثلة محلولة

أمثلة محسوبة

الأسئلة الشائعة

أدخل القيم

خطوات الاستخدام

1مثال 1: رصد خط H-alpha من مجرة: الطول الموجي المرصود = 700 نانومتر، والطول الأصلي = 656.3 نانومتر. احسب الانزياح الأحمر والسرعة التقريبية.

2مثال 2: رصد خط Lyman-alpha من كوازار: الطول الموجي المرصود = 486.4 نانومتر، والأصلي = 121.6 نانومتر. احسب الانزياح الأحمر والسرعة النسبية.

أمثلة محسوبة

الأسئلة الشائعة