星系红移.doc

星系红移星系离我们而去的时候光谱发生红移,叫做星系红移。红移是什么?红移就是星体光源的频率不变的条件下观测点观测到的频率发生了变化。大家又叫他多普勒效应。普勒效应宇宙间的-切物质都在运动中。遥远的星系也在运动着,它们都在远离我们而去。例如,室女座星系团正以大约每秒1210公里的速度离开我们,后发座星系团约以每秒6700公里的速度离开我们,武仙座星系团约以每秒l0300公里的速度飞奔而去,而北冕座星系团离开我们的速度更大,大约每秒21600公里。星系为什么要离开我们?我们又是怎么知道它们在运动呢?在生活中我们都有这样的经验:在火车站站台上,一列火车呼啸着向我们奔来,汽笛的声调越来越高,当火车离开我们时,汽笛的声调逐渐降低。这是什么道理呢?1842年,著名的奥地利物理学家多普勒首先阐述了造成这种现象的原因。他指出:生源想到对贯彻在运动时,观测者所听到的声音会发生变化。当声源离观测者而去时,声波的波长增加,音调变得低沉,当声源接近观测者时,声波的波长减小,音调就变高。音调的变化同声源与观测者间的相对速度和声速的比值有关。这一比值越大,改变就越显著,后人把它称为“多普勒效应”。多普勒效应不仅适用于声波,而且也适用于光波。一个高速运动的光源发出的光到达我们眼睛时,其波长和频率也发生了变化,也就是说它的颜色会有所改变。虽然天文学家可以利用这一原理测量天体的运动,但是在一般情况下,天体相对于观测者的运动速度与光速相比是微不足道的,因此光源颜色的变化很难测定。星系是巨大的恒星集团,但由于它们离我们非常遥远,每个星系往往只能在大望远镜拍摄的底片上看到一个微弱的光点。第一个观测和测定星系光谱的天文学家是美国洛韦尔天文台的斯里弗。l912—1925年,他拍摄了40个星系的光谱照片,除了两个星系外,其余都呈现波长偏长的多普勒频移,即向光谱的红端位移,所测得的离去速度高得惊人,最高达5700公里/秒。对星系视向速度的研究继续进行着。天文学家发现,星系的谱线位移和恒星的谱线位移很不一样。首先,恒星的谱线位移有红移也有紫移,这反映恒星有的在远离我们,有的在接近我们,而星系的谱线位移绝大多数是红移,紫移的极少。其次,恒星的谱线位移不论是红移还是紫移,一般在每秒数十公里左右,最大的不超过每秒二三百公里,而星系的谱线红移每秒1000公里以下的只占少数,多数是每秒2000~3000公里,有的甚至达到每秒1万公里。1929年,美国天文学家哈勃发现,在宇宙空间不仅几乎所有的星系都具有谱线红移现象,而且还存在着星系的红移量与该星系的距离成正比的关系,也就是说,越远的星系正在以越快的速度飞驰而去,这被称为哈勃定律。有了哈勃定律,天文学家通过观测星系的谱线红移量,求出星系的视向速度,进而得出它们的距离。例如,一个以1700公里/秒的速度远离我们而去的星系,其距离约1亿光年;一个以17000公里/秒的速度远离我们而去的星系,其距离约10亿光年。目前已观测到的最远星系,正以与光速相差无几的速度远离我们而去,其距离达100多亿光年。为什么星系都在离我们而去呢?红移的本质是什么?为什么会存在哈勃定律?这些问题已经争论了半个多世纪了,但一直未能得到圆满的解释,因而成了天文学里的老大难问题。在哈勃定律发表前两年,比利时天文学家勒梅特就提出了宇宙膨胀的概念。1930年,英国天文学家爱丁顿把勒梅特的模型和哈勃定律