多普勒效应

我们都有这样的经验：当我们站在火车站的站台上，火车拉响汽笛急驰而过时会有两种截然不同的感受。当火车朝我们开来时，汽笛声越来越尖；当火车离我们而去时，笛声则越来越低沉。笛声音调由高尖变为低沉，说明传到我们耳朵里的声音的频率由高变低。发声物体相对于接收声音的观测者运动时，它所发出的声音的频率虽然始终如一，可是观测者接收到的频率却前后不一，发生了变化，这种现象是奥地利物理学家多普勒在1842年发现的，后人为了纪念他的功绩将它命名为“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。一个运动着的光源（例如像太阳那样在发光的恒星），只要它运动得足够快，它所发出的光线到达我们的眼睛时，频率会改变，也就是光的颜色会改变。在可见光中，频率最高的是紫色光，频率最低的是红色光。因此，光的频率变高就称为“紫移”；光的频率变低则称为“红移”。当光源朝着我们运动时，它所发射的光会发生“紫移”，颜色朝着紫端变化，原来发出的绿色光，我们看见后变成蓝紫色了；反之，当光源离我们而去时，它所发出的光会发生“红移”，在我们看来是向红端变化了。

天文学家对恒星的发光（光谱）进行过长期研究，并有了很好的了解和记录。他们常常反过来利用多普勒效应：把某个恒星所发的光谱跟正常的光谱相比较，如果光谱线“紫移”，则说明这个恒星正向着我们运动而来；如果光谱线“红移”，则该恒星背离我们而去。而且，根据“紫移”、“红移”量的大小还可估算出该恒星的运动速度。

多普勒效应在天文观测中是非常有用的，它不仅可以测星体的直线运动，还可以测星体的自转。因为一个星球在自转时，总有一端朝着我们运动，另一端背着我们运动，我们同样可以根据光谱线的偏移情况，来研究它的自转周期等特点。