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红移
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在物理学领域,红移(Redshift)是指电磁辐射由于某种原因导致波长增加、频率降低的现象,在可见光波段,表现为光谱的谱线朝红端移动了一段距离。相反的,电磁辐射的波长变短、频率升高的现象则被称为蓝移。红移最初是在人们熟悉的可见光波段发现的,随着对电磁波谱各个波段的了解逐步加深,任何电磁辐射的波长增加都可以称为红移。对于波长较短的γ射线、X-射线和紫外线等波段,波长变长确实是波谱向红光移动,“红移”的命名并无问题;而对于波长较长的红外线、微波和无线电波等波段,尽管波长增加实际上是远离红光波段,这种现象还是被称为“红移”。
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当光源移动远离观测者时,观测者观察到的电磁波谱会发生红移,这类似于声波因为都卜勒效应造成的频率变化。这样的红移现象在日常生活中有很多应用,例如都卜勒雷达、雷达枪[1][2],在天体光谱学里,人们使用都卜勒红移测量天体的物理行为[3][4][5]。
另一种红移称为宇宙学红移,其机制为空间的度规膨胀(英语:metric expansion of space)。这机制说明了在遥远的星系、类星体,星系间的气体云的光谱中观察到的红移现象,其红移增加的比例与距离成正比。这种关系为宇宙膨胀的观点提供了有力的支持,比如大霹雳宇宙模型[6][7]。
另一种形式的红移是引力红移,其为一种相对论性效应,当电磁辐射传播远离引力场时会观测到这种效应;反过来说,当电磁辐射传播接近引力场时会观测到引力蓝移,其波长变短、频率升高[6][7]。
红移的大小由“红移值”衡量,红移值用Z表示,定义为:
这里是谱线原先的波长,
是观测到的波长,
是谱线原先的频率,
是观测到的频率。