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Rotverschiebung


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Die Rotverschiebung bezeichnet die Verlängerung der gemessenen Wellenlänge elektromagnetischen Wellen gegenüber der emittierten Wellenlänge. Der Effekt aus der Astronomie bekannt wo das Licht weit entfernter Galaxien zum Roten verschoben gemessen wird.

Drei Ursachen der Rotverschiebung müssen unterschieden

  1. Eine Relativbewegung von Quelle und Beobachter
  2. Ein unterschiedliches Gravitationspotential von Quelle und
  3. Das expandierende Universum zwischen Quelle und

Inhaltsverzeichnis

Relativbewegung

Wenn ein Beobachter eine sich entfernende anschaut sieht er die Wellenzüge des Lichtes geringerer Frequenz also rotverschoben. Umgekehrt sieht er das einer sich nähernden Quelle blauverschoben. Dieser Effekt Dopplereffekt . Der Dopplereffekt tritt auch in der auf wo Töne höher (bzw. tiefer) klingen sich eine Schallquelle nähert (bzw. entfernt).

Gravitationspotential

Weniger ausgeprägt ist der Effekt der Relativitätstheorie den die Gravitation auf die elektromagnetische Strahlung ausübt. Entfernt die Strahlung von einer Masse verliert die Welle im Gravitationsfeld Energie. Auch dadurch wird die Wellenlänge Die Relativitätstheorie führt diese Gravitationsrotverschiebung auf die Zeitdilatation zurück.

Expansion des Universums

Durch die Ausdehnung des Universums vergrößert sich auch die Raumzeit selbst. wird die elektro-magnetische Welle auch ohne eine zwischen Sender und Empfänger gedehnt. Man stelle hierzu einen Ballon vor der aufgeblasen wird. Ballonoberfläche entspricht unserem Universum. Die Galaxien sind das Licht ein Wellenzug auf der Ballonoberfläche. der Ballon aufgeblasen wird wird der Abstand den aufgemalten Punkten grösser und die Welle gedehnt. Dabei wird die Wellenlänge des Lichts gleichen Mass gedehnt wie das Universum in Zeit in der das Licht unterwegs ist. als beim Dopplereffekt hängt die Rotverschiebung hier von der relativen Geschwindigkeit der Galaxien bei Emission und der Absorption ab sondern davon wie stark sich Universum in der Zwischenzeit ausdehnt. Ein ähnliches Veranschaulichungsmodell aber in drei Raumdimensionen und deshalb vielleicht etwas einfacher erfassen ist ein Hefeteig mit Rosinen.

Rotverschiebung und Kosmologie

Das Licht von Galaxien ist in den allermeisten Fällen rotverschoben. je weiter eine Galaxie entfernt ist desto ist die Rotverschiebung. Nur sehr wenige Galaxien aufgrund ihrer Eigenbewegung relativ zur Erde Blauverschiebung . Dieser Effekt wurde 1929 von Edwin Hubble entdeckt der ihn aber fälschlich als interpretierte. Mit Hilfe der Hubble-Konstanten kann bei Kenntnis der Rotverschiebung auch Entfernung einer Galaxis von der Erde berechnet Die Rotverschiebung wird mit dem z-Wert gemessen. höher der z -Wert eines astronomischen Objekts größer sein Abstand von der Erde und jünger sein Alter. Die Rotverschiebung der Galaxien in vielen Büchern fälschlich als Dopplereffekt erklärt. Formel für den Dopplereffekt ergibt für kurze die gleiche Rotverschiebung wie wenn man von Ausdehnung des Universums ausgeht. Für weit entfernte ergibt sich aber ein messbarer Unterschied.

Diese Art von Rotverschiebung gilt in Kosmologie als Beweis für die Urknalltheorie . Alle weit entfernten Galaxien entfernen sich uns und wenn man ihre Bewegung zurückrechnet waren sie vor 15-20 Milliarden Jahren genau einem Punkt. Die allgemeine Relativitätstheorie sagt eine Expansion oder eine Kontraktion des Universums in Art des Ballonmodells voraus. Die Rotverschiebung ferner ist damit eine Bestätigung der Relativitätstheorie.

Messmethoden

Rotverschiebungen können mit dem Mössbauer-Effekt extrem genau gemessen werden.

Weblinks



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