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紅移

紅移是物理學和天文學領域中的一個現象,指的是物體的電磁輻射由於某種原因頻率降低。在可見光波段,紅移表現為光譜的譜線朝紅端移動,即波長變長、頻率降低。這個現象最初在可見光波段被發現,但隨著對電磁波譜各個波段的了解加深,任何電磁輻射的頻率降低都可以稱為紅移。紅移的大小由紅移值「Z」來衡量,其定義為觀測到的頻率與譜線原先的頻率之比,或者觀測到的波長與譜線原先的波長之比。

紅移可以分為三種類型:

都卜勒紅移:由物體和觀察者之間的相對運動引起的紅移,這是由都卜勒效應引起的。如果一個光源遠離觀測者,那麼就會發生紅移(z > 0);如果源向觀察者移動,則發生藍移(z < 0)。

引力紅移:根據廣義相對論,光從重力場中發射出來時也會發生紅移的現象。

宇宙學紅移:20世紀初,哈勃發現,觀測到的絕大多數星系的光譜線存在紅移現象。這是由於宇宙空間在膨脹,使天體發出的光波被拉長,譜線因此「變紅」,這稱為宇宙學紅移,並由此得到哈勃定律。

在宇宙學紅移中,光子在通過擴張的空間時被延展,產生了宇宙學紅移。光子因為經過膨脹的空間使波長增加而紅移。天文學家有時會以「退行速度」來取代在膨脹宇宙中遙遠的星系的紅移,即使很明顯的只是視覺上的退行。