سرعة الانزياح

خطوات الاستخدام

أدخل قيمة معامل الانزياح الأحمر (z) في الحقل المخصص. لاحظ أن هذه الصيغة (v = cz) تفترض أن z صغير جداً (عادة أقل من 0.1)، حيث تكون السرعة الناتجة تقريبية خطية. إذا كان z كبيراً، فستحتاج إلى الصيغة النسبية الصحيحة.

تأكد من أنك تفهم معنى z: هو نسبة التغير في الطول الموجي للضوء الصادر من جسم بعيد (مثل مجرة) بسبب تمدد الكون. رياضياً: z = (λ_مرصودة - λ_مصدر) / λ_مصدر.

اضرب قيمة z في سرعة الضوء c، حيث c ≈ 3 × 10^8 م/ث (أو 300,000 كم/ث). النتيجة v هي السرعة الشعاعية التي يبتعد بها الجسم عنا (بالوحدات نفسها التي استخدمتها لـ c).

في علم الفلك، غالباً ما تُعبر السرعة بوحدة كم/ث. لذا إذا أدخلت z واستخدمت c بوحدة م/ث، ستحصل على سرعة بوحدة م/ث. يمكنك التحويل بقسمة الناتج على 1000.

الأسئلة الشائعة

الانزياح الأحمر هو ظاهرة تمدد الضوء الصادر من الأجرام السماوية البعيدة نتيجة لتمدد الفضاء نفسه، وليس بسبب حركة الجسم عبر الفضاء (كما في تأثير دوبلر المعتاد). عندما يتمدد الكون، يزداد طول موجة الضوء المسافر عبره، مما ينزاح نحو الطرف الأحمر من الطيف. يُعرف معامل الانزياح z على أنه النسبة: z = (الطول الموجي المرصود − الطول الموجي عند المصدر) / الطول الموجي عند المصدر. بالنسبة للأجرام القريبة حيث z صغير (أقل من 0.1 تقريباً)، ترتبط سرعة الابتعاد v خطياً مع z عبر الصيغة v = c z، حيث c سرعة الضوء. هذه الصيغة مشتقة من قانون هابل (v = H0 d)، ولكنها تفترض أن السرعة أقل بكثير من سرعة الضوء. في الواقع، تمثل v السرعة التي يبتعد بها الجسم عنا بسبب تمدد الكون. لكن تذكر: هذا ليس بسبب حركة المجرة عبر الفضاء، بل بسبب تمدد الفضاء نفسه بيننا وبينها. لذلك، فإن هذه السرعة تسمى 'سرعة التمدد' أو 'سرعة التدفق' وتختلف عن السرعة الذاتية للمجرة.

صيغة v=cz مستمدة من تأثير دوبلر الكلاسيكي (غير النسبوي)، وهي تقريبية فقط للسرعات الصغيرة مقارنة بسرعة الضوء. عندما يصبح z كبيراً، تدخل التأثيرات النسبية، وأيضاً لأن الفضاء نفسه يتمدد أثناء رحلة الضوء، لا يمكننا ببساطة ضرب z في c للحصول على السرعة. الصيغة النسبية الدقيقة التي تربط السرعة v بالانزياح z (في سياق تمدد الكون) هي: v = c × [(1+z)^2 − 1] / [(1+z)^2 + 1]. هذه الصيغة تأتي من نظرية النسبية الخاصة وتأخذ في الاعتبار أن السرعة لا يمكن أن تتجاوز c. على سبيل المثال، إذا كان z=1، فإن v = c × [(2)^2 -1] / [(2)^2+1] = c × (4-1)/(4+1) = c × 3/5 = 0.6c. أما باستخدام الصيغة الخطية الخاطئة، فسنحصل على v=c وهو أمر مستحيل لأن السرعة الناتجة تساوي سرعة الضوء، وهذا لا يحدث فعلياً. لذلك، يتم استخدام الصيغة الخطية فقط لـ z صغير (عادة z < 0.1)، ويجب استخدام الصيغة النسبية أو نماذج التمدد الكوني الأكثر تعقيداً (مثل معادلات فريدمان) لـ z كبيرة.

قانون هابل ينص على أن سرعة ابتعاد المجرة v تتناسب طردياً مع مسافتها d عنا: v = H0 × d، حيث H0 هو ثابت هابل (حوالي 70 كم/ث/ميجا فرسخ فلكي). إذا قمنا بقياس سرعة المجرة عبر الانزياح الأحمر (باستخدام v=cz للمسافات القريبة)، يمكننا حساب المسافة: d = v / H0. هذه الطريقة تُستخدم لقياس مسافات المجرات البعيدة نسبياً، ولكنها تفترض أن تمدد كوني هو المسيطر (بدون تأثيرات كبيرة للحركات الذاتية). لاحظ أن هذه العلاقة تنطبق فقط على الأجرام التي تبعد أكثر من بضعة ملايين من السنين الضوئية، حيث تكون السرعات الذاتية صغيرة مقارنة بسرعة التمدد. بالنسبة للأجرام القريبة جداً، مثل المجرات في مجموعتنا المحلية، قد تكون الحركات الذاتية (مثل الجذب الثقالي) أكبر من تمدد الكون، فلا ينطبق قانون هابل بدقة. وبالتالي، الانزياح الأحمر هو أداة أساسية في علم الكون لرسم خريطة الكون ودراسة تطوره.

تأثير دوبلر العادي يحدث عندما يتحرك مصدر الضوء عبر الفضاء بالنسبة للراصد، مما يسبب انزياحاً في الطول الموجي (انحراف أزرق عند الاقتراب، وانحراف أحمر عند الابتعاد). أما الانزياح الأحمر الكوني فهو ناتج عن تمدد الفضاء نفسه أثناء رحلة الضوء، وليس عن حركة المصدر. في حالة تمدد الكون، الضوء يفقد طاقته تدريجياً مع تمدد الفضاء، مما يزيد طول موجته. رياضياً، كلاهما يؤدي لنفس الصيغة التقريبية لـ z صغير، لكن المعنى الفيزيائي مختلف. لذلك، من الأكثر دقة عدم اعتبار v الناتجة عن قانون هابل 'سرعة' حقيقية، بل كمية تُسمى 'سرعة التدفق' (recessional velocity) والتي تمثل معدل تمدد المسافة بيننا وبين الجسم بسبب توسع الكون. في النسبية العامة، هذه ليست سرعة بالمعنى التقليدي (حركة عبر الفضاء)، بل هي نتاج لتغير مقياس الكون. ومع ذلك، وللتبسيط، يستخدم الفلكيون مصطلح 'سرعة' للإشارة إلى هذه القيمة، لأنها تساعد في فهم العلاقة بين المسافة والانزياح الأحمر، وهي كمية مفيدة في الحسابات التقريبية.

سرعة الانزياح

أدخل القيم

خطوات الاستخدام

أمثلة محلولة

أمثلة محسوبة

الأسئلة الشائعة

أدخل القيم

خطوات الاستخدام

1إذا كان لدينا مجرة ذات انزياح أحمر مقداره z = 0.05، فما سرعة ابتعادها عن الأرض؟

2كيف نحسب سرعة جسم بانزياح أحمر صغير جداً مثل z = 0.001؟

أمثلة محسوبة

الأسئلة الشائعة