Лучевая скорость

Лучевая скорость - это скорость, с которой тело приближается к наблюдателю или удаляется от него. Эту скорость можно представить как проекцию вектора полной скорости тела относительно наблюдателя на луч зрения, т. е. на прямую линию, соединяющую его с наблюдателем. Если объект движется перпендикулярно лучу зрения, его лучевая скорость равна нулю, а если вдоль луча зрения - она равна полной скорости объекта.

Возвращаемая ракета 'Луна-Земля' с образцом лунного грунта стартует с поверхности Луны

Наглядное изображение эффекта Доплера. Расстояния между гребнями волн кажутся больше, если волны догоняют наблюдателя, и меньше, если наблюдатель движется им навстречу

Лучевую скорость небесных тел определяют по их спектру, с помощью эффекта Доплера. Он заключается в том, что длина волны (или частота) распространяющихся колебаний (звуковых, световых или любых других) меняется при перемещении источника колебаний и наблюдателя относительно друг друга. Когда наблюдатель движется навстречу распространяющимся волнам, он воспринимает большее число колебаний за единицу времени, чем неподвижный наблюдатель. Частота колебаний для него возрастает, а длина волны, соответственно, уменьшается. Если же волны догоняют наблюдателя, то он фиксирует уменьшение частоты и увеличение длины волны. Изменение длин волн световых колебаний приводит к тому, что все спектральные линии в спектре источника смещаются в сторону длинных волн, если лучевая скорость его направлена от наблюдателя (красное смещение), и в сторону коротких волн, если направление лучевой скорости - к наблюдателю (фиолетовое смещение). Если скорость источника мала по сравнению со скоростью света (300 000 км/с), то смещение линии и лучевая скорость связаны простым соотношением: лучевая скорость равна скорости света, умноженной на изменение длины волны любой спектральной линии и деленной на длину волны этой же линии в неподвижном источнике. Так определяют лучевую скорость небесных тел. Такое определение пригодно для любых длин волн - и в оптическом, и в радио-, и в рентгеновском диапазоне, но пользоваться им можно только в том случае, если лучевая скорость значительно меньше скорости света. Если эти скорости сравнимы, приходится использовать более сложные формулы. Для планет и большинства близких звезд лучевая скорость составляет единицы или десятки километров в секунду, скорости самых быстрых звезд Галактики не превышают 300 км/с. Большинство галактик удаляются от нас: мы наблюдаем красное смещение линий в их спектрах.

Лучевая скорость - проекция скорости звезды в пространстве (голубая стрелка) на луч зрения

Измерения лучевых скоростей небесных тел - очень важный метод астрономических исследований. С его помощью, например, изучают движение звезд и оценивают их массы, исследуют характер движения вещества на Солнце, в газовых туманностях и др.