lauantai 15. maaliskuuta 2014

Doppler ilmiö

Valokuva Christopher Dopplerista. Ennen 1853
lähde wikimedia

Itävaltalainen matemaatikko ja fyysikko Christian Doppler (1803-1853) oli 38 vuotias, kun hän piti erityisen merkittävän esitelmän Kuninkaallisessa Böömin Tiedeseurassa aiheesta *

Über das farbige Licht der Doppelsterne und einiger anderer Gestirne des Himmels (1842)

Voit lukea alkutekstin tästä linkistä

Dopplerin ilmiönä tunnettu prinsiippi on pähkinänkuoressa "valon havaittu väri muuttuu, jos valolähde tai havaitsija liikkuu".

Luennossaan Doppler muistutti kuulijoita, että valo on aaltoliikettä ja sen väri kertoo katsojan silmissä aaltoliikkeen taajuudesta. Laiva kohtaa merellä useammin aaltoja purjehtiessaan tuulta vastaan kuin mennessään tuulen suuntaan. Sama pitää paikkansa valo- ja ääniaaltojen suhteen. (§ 2)

Jos oletamme, että tähti säteilee valkoista valoa, seuraavat värimuutokset ovat oletettavissa (§ 5)
Meilen/skm/sf ' / f
vs = -19000141000458 / 727shift from extreme violet to extreme red, and
from other colours to invisible range beyond extreme red
vs = -500737200458 / ?shift from yellow to extreme red
vs = -170012600458 / ?shift from red to extreme red
vs = -33244458 / 458.37threshold for visual perception of colour changes
shift from a shade of red to next shade of red
approaching white star gets a green shade
receding white star gets an orange shade
Meilen = 7420 m. Tuohon aikaan arvioitu valon nopeus 4200 Meilen/s.
  • Tähden oma valo on valkoista tai hieman kellertävää.
  • Etääntyvä tähti osoittaisi havaitsijan näkökulmasta siirtymää valkoisesta punaiseen ja lopulta infrapunaiseen.
  • Lähestyvä tähti osoittaisi havaitsijan näkökulmasta siirtymää siniseen ja lopulta ultraviolettiin. (§ 6)
Tämä siis vuonna 1842.

Dopplerin teoria voitiin todentaa nopeasti ääniaaltojen suhteen, mutta tuon ajan teleskoppit eivät riittäneet tähtien valon spektrianalyysiin. Kun huomattiin, että tähden väri on suhteessa sen lämpötilaan, Dopplerin esittämä idea jäi tähtitieteessä sivuun.

___________
* Tekstin lähde wikipedia artikkeli Christian Dopplerin luennosta. 

[wiki artikkelissa lähestyvä ja etääntyvä ovat väärinpäin, korjasin ne tuohon]

Punasiirtymä ja Sinisiirtymä
kuva wikimedia

4 kommenttia:

  1. Onkohan tosian wikipediassa väärin päin (hieroo silmiään). Siellähän on näin:

    The natural colour of stars is white or a weak yellow.
    - A white star receding with progressive speed would successively turn to green, blue, violet, and invisible (ultraviolet)
    - A white star approaching with progressive speed would turn to yellow, orange, red, and invisible (infrared)

    Etääntyminenhän aiheuttaa siirtymän punaiseen päin ja tämä on useimmissa tapuksissa tilanne kun taivaalle katsotaan.

    Tuota sanaa progressive ei ole hyvä kääntää 'kiihtyvällä' (vai mitä), koska doppler-ilmiö ei tarvitse kiihtyvyyttä (acceleration) - ainoastaan lähestymisen tai etääntymisen. Hankala kääntää, pitäisikö sanoa 'suurenevalla'. Toinen juttuhan on sitten se uusi havainto, että maailmankaikkeus laajenee kiihtyvästi.

    VastaaPoista
  2. Niin minustakin, pitäisi ihan alkutekstistä tarkistaa, linkki on tuossa.
    Progressive speed... Hyvä huomautus, hankala kääntää

    VastaaPoista
  3. Ennen tämän tekstin laatimista en tiennyt että Dopplerin esitys oli nimenomaan tähtien valosta, kun aina ouhutaan äänistä, ohikiitävästä junasta tai paloautosta.

    VastaaPoista
  4. kiitos Hannu progressive, poistin kiihtyvä ilmauksen, joka on suomentajan virhe!

    VastaaPoista