היסט לאדום
מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
היסט לאדום היא תופעה פיזיקלית המתארת מצב בו תדר האור הנמדד על-ידי צופה נמוך יותר מהתדר שהיה לאור כאשר נפלט על ידי המקור. לרוב תופעה זו מתרחשת כאשר מקור האור מתרחק במהירות מהצופה, עקב אפקט פיזיקלי המכונה אפקט דופלר.
ההסחה לאדום נתונה על ידי
כאשר המהירות נלקחת בסימן חיובי כאשר הגוף מתרחק. עבור מהירויות לא יחסותיות, מתקבל הביטוי המקורב הרשום באגף הימני ביותר.
תופעת ההיסט לאדום מוכרת בעיקר במקרה הספקטרום הנפלט על ידי גלקסיות מרוחקות מוסט כולו לאדום, כאשר מידת ההיסט לאדום היא פונקציה של המרחק: ככל שהגלקסיה מרוחקת יותר, כך ההיסט לאדום יהיה גדול יותר. תגלית זו היא שהביאה לניסוחה של תאוריית המפץ הגדול, לפיה היקום התפרץ כולו מנקודת יחודיות אחת ומשם התחיל להתפשט.
תוכן עניינים |
[עריכה] גורמים להיסט לאדום
היסט לאדום נגרם עקב תופעה פיזיקלית המכונה אפקט דופלר: כאשר גוף הפולט גלים מתקרב אל צופה מסוים, אורך הגל שימדד על ידי הצופה יהיה קצר יותר (ובהתאם, התדירות גבוהה יותר) ואילו כאשר הגוף מתרחק מן הצופה, אורך הגל יהיה ארוך יותר (תדירות נמוכה יותר). אפקט זה נתגלה במקור בגלי קול אך הוא מתקיים בגלים מכל סוג שהוא, כולל גלי אור.
בגלי אור, הצבע האדום הוא הצבע בעל התדירות הנמוכה ביותר בספקטרום של האור הנראה ולכן התופעה נקראת "היסט לאדום".
קיימים הסברים נוספים להיסט לאדום, שאינם מחייבים תנועה ממשית של מקור האור לעומת הצופה. הסבר אחד כזה הוא התפשטות המרחב, הסבר המקובל כיום בקוסמולוגיה. על פי הסבר זה, הגלקסיות אינן מתרחקות זו מזו על ידי תנועה קינטית, אלא על ידי התפשטות של המרחב עצמו, החל מהמפץ הגדול. אורך הגל של האור יגדל בהתאם, כתוצאה מאותה התפשטות של המרחב.
סיבה נוספת להיסט לאדום הוא אפקט הקשור לשדה כבידה. כאשר אור עובר דרך שדות כבידה חזקים עשוי להיגרם לאור היסט לאדום או לכחול. אפקט זה מכונה גם היסט איינשטיין. משוואה המתארת את ההסחה, מתקבלת משיקולים של שימור אנרגיה. היינו, אנרגיית הפוטון לאחר ההסחה, שווה לאנרגיית הפוטון לפני ההסחה ועוד אנרגיית הכבידה. יוצא כי היחס בין התדיריות שווה לאחד ועוד היחס בין רדיוס הכבידה (חצי מרדיוס שוורצשילד), למרחק בין הפוטון לכוכב.
[עריכה] מדידת היסט לאדום
מדידת היסט לאדום מתאפשרת הודות לקיומו של ספקטרום אופייני ליסודות בטבע. אורכי הגל הנפלטים מאטום או מולקולה (והנבלעים על ידה) הם פונקציה של ההפרשים בין רמות האנרגיה של האלקטרונים סביב הגרעין. כתוצאה מכך לכל אטום ישנה "חותמת" ייחודית בספקטרום האלקטרומגנטי המאפשר לזהות את אותו יסוד, חותמת זאת היא סדרת קוים המתאימה לאורכי הגל בהן יש בליעה או פליטה. כאשר מתגלה "חותמת" אופיינית כזו של יסוד נפוץ בכוכבים כגון מימן או הליום, המוסטת כולה אל עבר האדום, ניתן לזהות היסט לאדום ואף למדוד את מידת ההיסט על ידי השוואת מיקומם של סדרת הקוים לעומת המיקום שבו הם אמורים להיות לאורך הספקטרום.
[עריכה] גילוי התפשטות היקום
האסטרונום האמריקאי אדווין האבל גילה כי הגלקסיות ביקום מתרחקות זו מזו כאשר מדד את ההיסט לאדום של האור הנפלט מגלקסיות מרוחקות וגילה שקיים יחס ישיר בין המרחק של גלקסיה מאיתנו לבין מידת ההיסט לאדום של האור הנפלט ממנה, יחס אשר לימים קיבל את השם חוק האבל.
את מרחק הגלקסיה מדד האבל בהתבסס על עוצמת האור הנפלטת מהגלקסיה, כאשר עוצמת האור המגיעה לכדור הארץ קטנה עם המרחק בריבוע. הוא התבסס על כך שגלקסיות מסוימות הן בעלות גודל אופייני, ומכאן ניתן להעריך את מרחק הגלקסיה מאיתנו.
תגלית זו היא שהובילה למסקנה כי היקום מתפשט, ובהתאם לכך היקום כולו התפרץ מנקודה אחת.
[עריכה] שימוש למדידת מרחק
מדידת ההיסט לאדום משמשת היום להעריך את מרחקם של גרמי שמיים מרוחקים, תוך שימוש בחוק האבל. מדידת ההיסט לאדום היא פשוטה ומדויקת, ועל כן טכניקה זו היא השיטה המקובלת ביותר כיום לצורך הערכת מרחקן של גלקסיות וגרמי שמיים אחרים מאיתנו.
