O kolorowym świetle gwiazd podwójnych i kilku innych gwiazd na niebie

Przednia okładka

Albireo , dobrze znana kolorowa gwiazda podwójna. Porównaj kolor innych gwiazd w [1]

O kolorowym świetle gwiazd podwójnych i niektórych innych gwiazd na niebie lub w oryginale niemieckim Über das farbige Licht der Doppelsterne und einiger anderer Gestirne des Himmels to traktat Christiana Dopplera (1842), w którym postulował swoją zasadę, że obserwowane częstotliwość zmienia się, jeśli porusza się źródło lub obserwator, co później zostało ukute jako efekt Dopplera . Oryginalny niemiecki tekst można znaleźć w Wikiźródłach. Poniższe streszczenie z adnotacjami służy jako uzupełnienie tego oryginału.

Tytuł

Tytuł „ Über das farbige Licht der Doppelsterne und einiger anderer Gestirne des Himmels – Versuch einer das Bradley'sche Aberrations-Theorem als integrirenden Theil in sich schliessenden allgemeineren Theorie” (O kolorowym świetle gwiazd podwójnych i niektórych innych gwiazd na niebie - Próba ogólnej teorii uwzględniającej twierdzenie Bradleya jako integralną część) określa cel: opisać hipotezę efektu Dopplera, wykorzystać ją do wyjaśnienia barw gwiazd podwójnych i ustalić związek z aberracją gwiazdową Bradleya.

Treść

§ 1 W którym Doppler przypomina czytelnikom, że światło jest falą i że toczy się debata, czy jest to fala poprzeczna , w której cząsteczki eteru oscylują prostopadle do kierunku propagacji. Zwolennicy twierdzą, że jest to konieczne do wyjaśnienia spolaryzowanego światła, podczas gdy przeciwnicy sprzeciwiają się implikacjom dla eteru . Doppler nie opowiada się po żadnej ze stron, chociaż problem powraca w § 6.

§ 2 Doppler zauważa, że ​​kolor jest przejawem częstotliwości fali świetlnej w oku patrzącego. Opisuje swoją zasadę, zgodnie z którą przesunięcie częstotliwości następuje, gdy porusza się źródło lub obserwator. Statek napotyka fale szybciej, gdy płynie pod falami, niż gdy płynie razem z nimi. To samo dotyczy dźwięku i światła.

§ 3 Doppler wyprowadza swoje równania na przesunięcie częstotliwości w dwóch przypadkach:

		Równanie Dopplera	Nowoczesne równanie
1.	Obserwator zbliża się do źródła stacjonarnego z prędkością v o	${\ Displaystyle n/x = (a + \ alfa _ {\ rm {o}}) / a}$	${\ Displaystyle f'/f = (c + v _ {\ rm {o}})/c}$
2.	Źródło zbliża się do stacjonarnego obserwatora z prędkością v s	${\ Displaystyle n/x = a / (a- \ alfa _ {\ rm {s}})}$	${\ Displaystyle f '/ f = c / (c-v_ {\ rm {s}})}$

§ 4 Doppler podaje wyimaginowane przykłady dużych i małych przesunięć częstotliwości dla dźwięku:

v o = - do	fa ' = 0	przesunięcie częstotliwości w dół do niesłyszalnie niskich tonów
v s = - do	fa ' / fa = 0,5	przesunięcie częstotliwości w dół o ponad 1 oktawę, nadal słyszalne.
v o = + do	fa ' / fa = ∞	przesunięcie częstotliwości do niesłyszalnie wysokich tonów
v o = 40 m/s	C do D	uwaga C przechodząca do D.
vo = 5,4 m /s	ćwierćnuta	próg dla najlepszych obserwatorów ze słuchem absolutnym

§ 5 Doppler dostarcza wyimaginowanych przykładów dużych i małych przesunięć częstotliwości dla światła gwiazd. Prędkości są wyrażone w Meilenach/s, a prędkość światła ma zaokrągloną wartość 42000 Meilenów/s. Doppler zakłada, że ​​458 THz (skrajna czerwień) i 727 THz (skrajna fiolet) są granicami widma widzialnego, że widmo emitowane przez gwiazdy leży dokładnie pomiędzy tymi granicami (z wyjątkiem gwiazd podczerwonych z § 8), oraz że kolor światła emitowanego przez gwiazdy jest białe.

Meilen/s	km/s	f ' / f
v s = -19000	141000	458 / 727	przejście od skrajnego fioletu do skrajnej czerwieni i od innych kolorów do niewidocznego zakresu poza skrajną czerwienią
v s = -5007	37200	458 / ?	przejście od żółtego do skrajnie czerwonego
v s = -1700	12600	458 / ?	przejście od czerwieni do skrajnej czerwieni
v s = -33	244	458 / 458,37	próg wizualnej percepcji zmian koloru przejście od odcienia czerwieni do następnego odcienia czerwieni zbliżająca się biała gwiazda otrzymuje zielony odcień oddalona biała gwiazda otrzymuje pomarańczowy odcień

§ 6 Doppler podsumowuje:

• Naturalnym kolorem gwiazd jest biały lub słabo żółty.
• Biała gwiazda zbliżająca się z progresywną prędkością kolejno zmieniałaby kolor na zielony, niebieski, fioletowy i niewidoczny (ultrafiolet).
• Biała gwiazda oddalająca się z rosnącą prędkością zmieniłaby się w żółtą, pomarańczową, czerwoną i niewidoczną (podczerwień).

Doppler życzy sobie, aby jego teoria przesunięcia częstotliwości została wkrótce przetestowana inną metodą określania prędkości radialnej gwiazd. Uważa bez powodu, że potwierdzenie jego teorii oznaczałoby, że światło nie jest falą poprzeczną, lecz podłużną.

§ 7 Doppler twierdzi, że jego teoria dotyczy głównie gwiazd podwójnych. Jego zdaniem gwiazdy stałe są nieruchome i białe. W gwieździe podwójnej duże prędkości mogą być możliwe dzięki ruchowi orbitalnemu, a układy podwójne wydają się być kolorowe. Doppler dzieli układy podwójne na dwie grupy: (1) gwiazdy podwójne o nierównej jasności; oraz (2) gwiazdy podwójne o jednakowej jasności. Jego interpretacja jest następująca: w przypadku (1) jaśniejsza gwiazda jest cięższa, słabsza gwiazda krąży wokół niej; w przypadku (2) obie gwiazdy krążą wokół środka masy w środku lub wokół ciemnej trzeciej gwiazdy. W przypadku (2) kolory są zwykle komplementarne. Doppler wyklucza, że ​​bogate, dopełniające się kolory układów podwójnych są złudzeniami kontrastowymi, ponieważ pewien astronom powiedział, że zauważył, że zakrycie jednej gwiazdy nie zmienia wrażenia kolorystycznego drugiej gwiazdy. Doppler twierdzi, że jego teorię potwierdza fakt, że dla wielu gwiazd podwójnych oznaczenie koloru w katalogu Struve'a różni się od tego w starszym katalogu Herschela, przypisując tę ​​różnicę postępowi ruchu orbitalnego.

§ 8 Doppler przedstawia dwie grupy gwiazd zmiennych, które jego zdaniem można wyjaśnić jako gwiazdy podwójne z efektem Dopplera. Są to tytułowe „inne gwiazdy na niebie”.

• Okresowe gwiazdy zmienne, które są niewidoczne przez większość czasu i które raz na cykl rozjaśniają się na krótki czas czerwonym kolorem. Zdaniem Dopplera są to gwiazdy podwójne. Taka gwiazda jest zwykle niewidoczna, ponieważ emituje podczerwień zamiast światła białego. Na odcinku orbity o maksymalnej prędkości radialnej w kierunku Ziemi obserwowana na Ziemi częstotliwość jest przesunięta z podczerwieni do widzialnej czerwieni.
• „Nowe gwiazdy” (w szczególności dwie supernowe , Nowa Tychona z 1572 r. i Nowa Keplera z 1604 r.), które nagle się pojawiły, mając w najjaśniejszej fazie kolor biały, potem zmieniający się w żółty i czerwony, aż w końcu zanikający. Według Dopplera one również są gwiazdami podwójnymi, z niezwykle dużą prędkością i długim okresem. Doppler zakłada, że ​​Syriusz, najjaśniejsza gwiazda na niebie, należy do tej grupy, ponieważ niektóre starożytne teksty mówią, że jej kolor był czerwony, a nie obecny biały.

§ 9 Doppler zauważa, że ​​prędkość orbitalna Ziemi (4,7 Meilena/s) jest zbyt niska (<33 Meilena/s), aby spowodować dostrzegalne wizualnie zmiany koloru. Identyfikuje dwa czynniki, które mogą prowadzić do wysokich prędkości orbitalnych w gwieździe podwójnej:

• Gwiazda centralna znacznie cięższa od Słońca. Według Dopplera gwiazdy, które są milion razy cięższe od Słońca, są prawdopodobne.
• Wysoce eliptyczna orbita z małą odległością peryhelium (<1 AU ).

Doppler zakłada, że ​​istnieją gwiazdy podwójne o prędkości peryhelium większej niż prędkość światła. Astronom Littrow zasugerowałby, że prędkość peryhelium wizualnej gwiazdy podwójnej γ Virgo jest prawie równa prędkości światła.

§ 10 Doppler podsumowuje powyższe i konkluduje, że jego spekulacje wyjaśniają tak wiele, że jego teoria musi być prawdziwa. Podziela się jeszcze kilkoma spekulacjami:

• Kolory gwiazd podwójnych nie są statyczne, zmieniają się okresowo w fazie ruchu orbitalnego.
• Gwiazdy § 8, które pojawiają się nagle (w ciągu zaledwie kilku godzin), a następnie stopniowo gasną i pozostają niewidoczne przez wiele lat, są gwiazdami podwójnymi o wysoce eliptycznej orbicie i dużej prędkości peryhelium. Jeśli Ziemia patrzy na orbitę ukośnie, taka gwiazda może pojawić się szybciej niż zniknie.
• Wahania okresu gwiazd zmiennych, takich jak Mira (według Dopplera jej okres waha się między 328 a 335 dni), wynikają z ruchu orbitalnego Ziemi.

§ 11 Wniosek: Doppler spodziewa się, że jego teoria przesunięcia częstotliwości zostanie zaakceptowana, ponieważ podobne aberracje zależne od v/c (Rømera i Bradleya) były akceptowane już wcześniej. Doppler czeka, aż eksperci zdecydują, czy jego spekulacje będą stanowić dowód. Jest przekonany, że w końcu jego zasada zostanie wykorzystana do wyznaczania prędkości odległych gwiazd.

Zobacz też

• Pełny tekst na archive.org .
• Abhandlundgen von Christian Doppler, herausgegeben von HA Lorentz (1907) . W ostatnim rozdziale Lorentz komentuje Über das farbige Licht .