紅移
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在物理學領域,紅移(Redshift)是指電磁輻射由於某種原因導致波長增加、頻率降低的現象,在可見光波段,表現為光譜的譜線朝紅端移動了一段距離。相反的,電磁輻射的波長變短、頻率升高的現象則被稱為藍移。紅移最初是在人們熟悉的可見光波段發現的,隨着對電磁波譜各個波段的了解逐步加深,任何電磁輻射的波長增加都可以稱為紅移。對於波長較短的γ射線、X-射線和紫外線等波段,波長變長確實是波譜向紅光移動,「紅移」的命名並無問題;而對於波長較長的紅外線、微波和無線電波等波段,儘管波長增加實際上是遠離紅光波段,這種現象還是被稱為「紅移」。
當光源移動遠離觀測者時,觀測者觀察到的電磁波譜會發生紅移,這類似於聲波因為都卜勒效應造成的頻率變化。這樣的紅移現象在日常生活中有很多應用,例如都卜勒雷達、雷達槍[1][2],在天體光譜學裏,人們使用都卜勒紅移測量天體的物理行為[3][4][5]。
另一種紅移稱為宇宙學紅移,其機制為空間的度規膨脹(英語:metric expansion of space)。這機制說明了在遙遠的星系、類星體,星系間的氣體雲的光譜中觀察到的紅移現象,其紅移增加的比例與距離成正比。這種關係為宇宙膨脹的觀點提供了有力的支持,比如大爆炸宇宙模型[6][7]。
另一種形式的紅移是重力紅移,其為一種相對論性效應,當電磁輻射傳播遠離重力場時會觀測到這種效應;反過來說,當電磁輻射傳播接近重力場時會觀測到重力藍移,其波長變短、頻率升高[6][7]。
紅移的大小由「紅移值」衡量,紅移值用Z表示,定義為:
這裏是譜線原先的波長,是觀測到的波長,是譜線原先的頻率,是觀測到的頻率。