多普勒效应天文（多普勒效应和宇宙红移现象）

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我们知道现实生活中弹性物体很容易被拉长和压缩，声波也不例外，如果我们有生活经验而且又善于观察的话会发现一个现象，汽车在我们面前疾驰并且鸣笛时，鸣笛的声音会发生变化，这种变化并不是简简单单声音大小的变化，而是音调的变化。我们可以相信1842年之前肯定也有人发现了这个奇怪现象，但是并没有人进行研究，知道奥地利物理学家多普勒在车站处的火车汽笛声变化中发现这个现象并对它展开了研究。

多普勒研究发现，当声源以一定的速度远离观察者时，声音会变得沉闷，而当声源接近观察者时，声音会变得尖锐。后来他就提出，波源会随着与观察者相对运动速度变化，波的频率会变化，后来就被称为“多普勒效应”，多普勒效应不仅仅指声波方面，它可以适用于所有的波，包括光波也不列外。

多普勒效应

多普勒效应所展示的现象其实就是波在传播过程中由于与观察者有相对运动，波长在这个过程中被“拉长”或“压缩”，所以波的频率在观测者眼里就发生了变化。如今的多普勒效应已经被广泛应用于生活中，如多普勒彩超，车辆测速等。

下面说一下宇宙学红移现象，它其实是一个多普勒效应的延伸，但是它和多普勒效应产生的原理又有些不同，所谓的红移现象就是天文学家在测量天体星系光谱线的时候，发现这些天体光谱线多多少少都会朝着红色区域偏移，我们知道光谱中红色光波长比蓝色光要长，也就意味着被测量的这些天体光谱波长被拉长了，光谱线整个向着红色移动，所以就形象的叫做“红移”现象。

宇宙学红移现象

红移现象跟多普勒很相似，但是宇宙学红移本质上是因为宇宙空间的膨胀导致电磁波被拉长，宇宙学红移适用于超远距离的星系，对于近距离的物体或星体谈宇宙学红移是没有意义的，近距离更多的是相对运动产生的多普勒效应。

千万不要混淆运动速度与宇宙膨胀速度两个概念，根据哈勃定律，遥远的星系退行速度是跟地球距离成正比的，如果说这个星系距离我们足够远，那么它的退行速度可以超过光速，这并没有违反狭义相对论中光速无法超越的理论，狭义相对论指的是物体实际运行速度不可超过光速，但是天体退行速度是指宇宙膨胀导致的“视速度”，它的实际运行速度并没有超越光速，两者并不矛盾，所以要区分多普勒效应和宇宙学红移产生原因。

宇宙膨胀（图片来自网络）