Номер 4, страница 401 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

У ближайшей к нам галактики — Туманности Андромеды — наблюдается смещение спектральных линий в синюю сторону. Чем можно объяснить это смещение?

Решение

Наблюдаемое смещение спектральных линий в синюю сторону у галактики Туманность Андромеды объясняется эффектом Доплера для электромагнитных волн (света). Этот эффект заключается в изменении частоты и, соответственно, длины волны излучения, которое регистрирует наблюдатель, если источник излучения и наблюдатель движутся относительно друг друга.

Существует два типа смещения:

1. Красное смещение: когда источник света удаляется от наблюдателя, длина волны света, воспринимаемого наблюдателем, увеличивается. Спектральные линии смещаются к красному, более длинноволновому, концу спектра. Это наблюдается для большинства далеких галактик, что подтверждает расширение Вселенной.

2. Синее (или фиолетовое) смещение: когда источник света приближается к наблюдателю, длина волны света уменьшается. Спектральные линии смещаются к синему, более коротковолновому, концу спектра.

Величина смещения $z$ связана со скоростью движения объекта $v$ вдоль луча зрения и скоростью света $c$ (для нерелятивистских скоростей) формулой: $z \approx \frac{v}{c}$. Для синего смещения значение $z$ отрицательно, что соответствует отрицательной лучевой скорости (движению к наблюдателю).

Поскольку в спектре галактики Туманность Андромеды наблюдается именно синее смещение, это означает, что она движется по направлению к нашей галактике, Млечному Пути. Скорость их сближения составляет примерно 110 км/с. Это делает Андромеду одной из немногих галактик в Местной группе, которые не удаляются от нас.

Ответ: Смещение спектральных линий Туманности Андромеды в синюю сторону объясняется эффектом Доплера и свидетельствует о том, что эта галактика приближается к нашей галактике, Млечному Пути.