Zastosowanie efektu Dopplera w astronomii

Grafika interaktywna przedstawia widma emisyjne atomu wodoru galaktyk o różnych prędkościach względem Drogi Mlecznej. Warto oglądać je po kolei, zaczynając od numeru 1, gdyż ułożone są w porządku wzrastającej odległości od Ziemi.

Grafika interaktywna przedstawia widma emisyjne atomu wodoru galaktyk o różnych prędkościach względem Drogi Mlecznej. Widma ułożone są w porządku wzrastającej odległości od Ziemi. Zapoznaj się z ich opisem i wykonaj polecenia.

RepeHYdxHB2Ov
Grafika przedstawia widma emisyjne wodoru, obserwowane na Ziemi, ale docierające z galaktyk poruszających się z różną prędkością względem Ziemi (w tym galaktyki Drogi Mlecznej, w której znajduje się Ziemia). Jako pierwsze zaprezentowano widmo promieniowania wodoru zmierzone w ziemskim laboratorium. Kolejne, od 2 do 7, prezentują widma zmierzone przez obserwację galaktyk znajdujących się coraz dalej od Ziemi. Grafika zawiera zdjęcia Ziemi i galaktyk, obok których umieszczono widma promieniowania. Przy zdjęciach umieszczono przyciski, których kliknięcie wyświetla opis danego widma. 1. Ziemia – tutaj pobudzone w laboratorium atomy wodoru emitują fale elektromagnetyczne o bardzo konkretnych długościach fali. Część z nich, znajdujących się w serii Balmera, człowiek może je zobaczyć, ponieważ długości ich fal mieszczą się w zakresie widzialnym. 2. Andromeda – najbliższą galaktyką przy Drodze Mlecznej jest Galaktyka Andromedy. Zbliża się ona do Drogi Mlecznej z prędkością 300 km na sekundę, co w skali Kosmosu jest bardzo małą wartością. Świecące w niej atomy wodoru wysyłają identyczne fale jak te na Ziemi, jednak ze względu na małą względną prędkość galaktyk różnice w widmie są nieobserwowalne gołym okiem. 3. WISEA J000026… – Galaktyka WISEA J000026.53+003946.2 oddala się od Ziemi ze znacznie większą prędkością wynoszącą ponad 89500 km na sekundę. W zakresie widzialnym pojawiła się nowa długość fali (kolor morski). Wcześniej jej długość była za mała, aby była widoczna dla człowieka. Poza zakres widzialny przesunęła się ostatnia z długości fali, wcześniej widoczna jako czerwona. 4. WISEA J000333… – w odległości około 7200 milionów lat świetlnych od Drogi Mlecznej znajduje się galaktyka WISEA J000333.84+154607.4. Ta odległość odpowiada oddalaniu się z prędkością około 115000 km na sekundę. Wraz ze wzrostem prędkości obserwujemy postępujące przesuwanie się poszczególnych linii widmowych. 5. SDSS J000206… – w widmie emisyjnym wodoru dla galaktyki SDSS J000206.54+004636.1 obserwujemy już tylko trzy linie widmowe, które widzimy również na Ziemi. Skrajna lewa linia pojawiła się w wyniku efektu Dopplera. Galaktyka ta znajduje się w odległości około 10000 milionów lat świetlnych od Drogi Mlecznej. 6. WISEA J000111… – Galaktyka WISEA J000111.93+001612.9 porusza się tak szybko, że ludzkim okiem widzimy w jej widmie jedynie linię, która na Ziemi jest niemożliwa do obserwacji. Porusza się ona z prędkością prawie 180000 km na sekundę względem Drogi Mlecznej. Efekt Dopplera powoduje, że w jej widmie obserwujemy dwukrotnie dłuższe fale niż fale emitowane. 7. GLASS ABELL_27… – z prędkością zbliżoną do 264500 km na sekundę porusza się względem Ziemi galaktyka GLASS ABELL_2744 00963. Efekt Dopplera w tym przypadku jest taki silny, że w paśmie widzialnym obserwujemy linie serii Lymana, które w warunkach laboratoryjnych odpowiadają długościom fal w okolicach 100 nanometrów.
Źródło: Karol Basiaga, Michał Kurek, tylko do użytku edukacyjnego na zpe.gov.pl.
Polecenie 1
R9ZIiPiXTVgVC
Czy istnieje zależność pomiędzy odległością galaktyki od Ziemi o prędkością, z jaką się ona oddala? Możliwe odpowiedzi: 1. Tak, im dalej znajduje się galaktyka, tym szybciej się oddala., 2. Tak, im bliżej znajduje się galaktyka, tym szybciej się oddala., 3. Nie obserwuje się takiej zależności.
1
Polecenie 2

Przy pomocy grafiki interaktywnej sprawdź, w jaki sposób zmienia się widmo emisyjne atomu wodoru wraz ze zmianą prędkości galaktyki, w której ten atom się znajduje. Wnioski zapisz w formularzu.

Bazując na opisie grafiki wyjaśnij, w jaki sposób zmienia się widmo emisyjne atomu wodoru wraz ze zmianą prędkości galaktyki, w której ten atom się znajduje. Wnioski zapisz w formularzu.

uzupełnij treść