光的多普勒频移

你在街上听过多普勒效应：救护车朝你疾驰而来时警笛音调升高，呼啸离去时音调降低。音调变化是因为运动把声波挤压或拉伸了。光也完全一样。当一个光源朝我们运动，它的波被挤压成更短的波长（偏向蓝端）；当它远离时，波被拉伸成更长的波长（偏向红端）。

天文学家探测这一点，靠的不是整体颜色，而是观察尖锐的谱线——那些由原子产生、位于已知固定波长处的特征。如果这些谱线都显得移向更长的波长，天体就在远离；移向更短，就在靠近。频移的大小给出沿我们视线方向的速度，即视向速度。对于日常的天文速度，波长的相对移动量就简单地等于速度除以光速，所以一条移动了千分之一的谱线意味着约每秒300公里的速度。

多普勒频移是天文学最多产的工具之一。它揭示恒星和星系运动得多快，通过一颗恒星被迫产生的摆动暴露出看不见的伴星（这是一种系外行星探测方法的核心），测量星系的自转，并从星团速度的弥散来给星团“称重”。一个关键警告：多普勒频移只测量穿过空间的运动。极远星系的红移是某种微妙不同的东西——宇宙膨胀时空间本身的拉伸——尽管乍看之下它像一个多普勒频移。