Номер 1, страница 318 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

1. Как вам известно, перемещение пятен по диску Солнца является следствием его вращения вокруг своей оси. Предложите основанный на эффекте Допплера способ доказать вращение Солнца.

1. Решение

Для доказательства вращения Солнца с помощью эффекта Доплера необходимо использовать спектральный анализ света, приходящего от различных участков солнечного диска.

Эффект Доплера проявляется в изменении длины волны света, воспринимаемой наблюдателем, если источник света движется относительно него.

• Если источник света приближается к наблюдателю, длина волны света уменьшается, и спектральные линии смещаются в синюю область спектра (синее смещение).
• Если источник света удаляется от наблюдателя, длина волны света увеличивается, и спектральные линии смещаются в красную область спектра (красное смещение).

Поскольку Солнце вращается вокруг своей оси, один его край (восточный лимб) постоянно движется в направлении к земному наблюдателю, а противоположный край (западный лимб) — удаляется от него. Точки на центральном меридиане солнечного диска не имеют лучевой скорости относительно наблюдателя, обусловленной вращением.

Предлагаемый способ состоит в следующем:

1. С помощью телескопа, оснащенного спектрографом, необходимо получить спектры света от двух диаметрально противоположных точек на экваторе Солнца (на его восточном и западном краях).
2. В солнечном спектре существуют тёмные линии поглощения (линии Фраунгофера), имеющие строго определённые длины волн. Эти линии служат точными маркерами.
3. При сравнении полученных спектров будет обнаружено, что:
   • В спектре от восточного (приближающегося) края Солнца линии Фраунгофера смещены в сторону коротких длин волн (синее смещение).
   • В спектре от западного (удаляющегося) края Солнца те же самые линии смещены в сторону длинных волн (красное смещение).

Величина доплеровского смещения $\Delta\lambda$ позволяет определить линейную скорость вращения края Солнца $v$ по формуле: $ \frac{\Delta\lambda}{\lambda_0} = \frac{v}{c} $ где $\lambda_0$ — длина волны линии в состоянии покоя, а $c$ — скорость света.

Таким образом, симметричное доплеровское смещение спектральных линий на противоположных краях солнечного диска является неопровержимым доказательством его осевого вращения.

Ответ: Необходимо с помощью спектрографа сравнить спектры света от противоположных краев (лимбов) Солнца. На одном краю, который приближается к Земле из-за вращения, будет наблюдаться синее смещение спектральных линий (уменьшение длины волны). На другом краю, который удаляется, будет наблюдаться красное смещение (увеличение длины волны). Такое явление, основанное на эффекте Доплера, однозначно доказывает вращение Солнца.