紅移
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在物理學领域,紅移(Redshift)是指電磁輻射由於某种原因導致波长增加、頻率降低的现象,在可見光波段,表现为光谱的谱线朝紅端移動了一段距离。相反的,電磁輻射的波長变短、频率升高的现象则被稱為藍移。紅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,任何电磁辐射的波長增加都可以称为紅移。对於波长较短的γ射線、X-射線和紫外線等波段,波长变长确实是波谱向红光移动,“红移”的命名并无问题;而对於波长较长的紅外線、微波和無線電波等波段,尽管波长增加實際上是遠離红光波段,这种现象还是被称为“红移”。
當光源移動遠離觀測者时,观测者观察到的电磁波谱會發生紅移,这类似于聲波因为都卜勒效應造成的頻率變化。這樣的紅移现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,人们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(英语: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谱中觀察到的红移现象,其紅移增加的比例與距離成正比。這種關係为宇宙膨脹的观点提供了有力的支持,比如大霹靂宇宙模型[6][7]。
另一種形式的紅移是引力紅移,其為一種相對論性效應,當電磁輻射傳播遠離引力場時會觀測到這種效應;反過來說,當電磁輻射傳播接近引力場時會觀測到引力藍移,其波長變短、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:
这裡是谱线原先的波长,是观测到的波长,是谱线原先的频率,是观测到的频率。