Вселенная

Чтобы лучше понять, почему это так, представьте себе длинный гладкий стержень, концов которого вы не видите. Если этот стержень слегка подвинуть, мы увидим другую его часть, но, поскольку на нем нет никаких отметок, мы не можем сказать, намного ли продвинули стержень, в каком направлении, да и двигали ли его вообще. Однако если бы на видимой части стержня была зарубка, мы легко заметили бы любое движение стержня, наблюдая за изменением положения этой зарубки.
И точно так же спектральные линии позволяют обнаруживать допплеровское смещение в световом луче. Они, так сказать, играют роль зарубок на спектре. А поскольку указал на это явление Физо, то в применении к свету его иногда называют эффектом Допплера — Физо.
Однако этот эффект проявляется очень слабо и обнаружить его трудно. Звук путешествует относительно медленно, проходя за секунду примерно 331 м, и поезд легко развивает скорость, всего в 10 раз меньшую. В этом случае звуковые волны могут очень заметно сближаться друг с другом или удаляться друг от друга. Свет, однако, движется со скоростью 300 000 000 м/сек, т.д. почти в миллион раз быстрее звука. Скорость большинства звезд (относительно нас) более чем в 10 000 раз уступает скорости света, и их движение изменяет длину световых волн лишь в ничтожной степени.
Только в 1868 г. английскому астроному Уильяму Хэггинсу (1824—1910) удалось обнаружить крохотное смещение спектральных линий очень яркой звезды — Сириуса — и доказать, что она удаляется от нас.
В связи со всем, изложенным выше, надо учитывать, что движение звезд происходит в трехмерном пространстве. Звезда может двигаться точно поперек или точно вдоль луча нашего зрения.
Оба эти случая весьма маловероятны. Гораздо чаще случается, что звезда движется не по лучу зрения и не под прямым углом к нему, а в каком-то промежуточном направлении. В этом случае ее движение можно разложить на две составляющие одну, направленную вдоль луча зрения, и другую — под прямым углом к нему. Для этого реальное движение звезды надо представить в виде диагонали прямоугольника. Тогда две прилежащие к диагонали стороны прямоугольника будут изображать составляющие ее движения. Длины диагонали и двух составляющих соответственно пропорциональны реальному движению и двум его составляющим.
Составляющая, направленная вдоль луча нашего зрения, называется лучевой скоростью. Составляющая, направленная под прямым углом к лучу нашего зрения, — это тангенциальная скорость. Именно эта тангенциальная скорость приводят к смещению звезды по небу и проявляется как собственное движение звезды.
Соотношение этих двух составляющих зависит от угла, который образует направление движения звезды с лучом нашего зрения. И наоборот, если и лучевая, и тангециальная скорости движения звезды известны, легко вычислить действительную скорость ее перемещения в пространстве.

Рис. Составляющие движения.

Обе эти составляющие определяются двумя совершенно различными способами. Лучевая скорость благодаря эффекту Допплера— Физо приводит к изменениям в спектре звезды. Измерив смещение спектральных линий, можно определить лучевую скорость звезды (по направлению к нам, если смещение происходит в сторону фиолетового конца спектра, и от нас —если в сторону красного) непосредственно в километрах в секунду. Все расчеты совершенно не зависят от расстояния до звезды. Как бы далеко ни была от нас звезда, длина волн спектральных линий остается постоянной и определенное смещение этих линий указывает на определенную лучевую скорость независимо от того, находится ли звезда от нас в четырех световых годах или в четырех тысячах световых лет. Она должна быть только достаточно яркой, чтобы можно было измерить положение линий в ее спектре.

Тангенциальная скорость звезды на спектр не влияет, а проявляется только в смещении звезды по небосводу. Поэтому она обнаруживается как собственное движение и измеряется в секундах дуги. Для того чтобы перевести собственное движение (в секундах дуги) в тангенциальную скорость (в км/сек), необходимо знать расстояние до звезды. Например, если звезда Барнарда движется по небу со скоростью 10",3 в год и находится от нас на расстоянии в 6,1 светового года, мы можем вычислить, что ее тангенциальная скорость составляет примерно 90 км/сек.