در سومین و آخرین قسمت از مجموعه نجوم و اسپکرتروسکوپی موضوع بحث پیرامون اثر دوپلر و انتقال به سرخ خواهد بود .در زیر توضیحات مختصری را درباره این دو موضوع خواهیم داد .

تا قبل از سال 1920 انسان این تصور را داشت که جهان ایستاست و ستارگان،در صفحه آسمان ثابت فرض می شدند. ولی از این سال به بعد با استفاده از مشاهدات طیف ستارگان دانشمندان پی به نوعی انتقال به سرخ در آنها بردند و بعد از بررسی های زیاد به این نتیجه رسیدند که این انتقال به سرخ ناشی از حرکت آنها است. برای توجیه این موضوع باید ابتدا اثر دوپلر را توضیح دهیم:

اثر دوپلر تغییر در طول موج(و در نتیجه در بسامد) است که میتواند از حرکت منبع و یا از حرکت ناظر یا هر دو نشات بگیرد.

این امواج می توانند:

امواج آب: آشفتگی مکانیکی که مثلا با انداختن یک سکه کوچک در ظرف آب ایجاد می شود، موجی دایره‌ای بوجود می‌آورد که از آن نقطه به اطراف گسیل می‌شود. تعدادی سکه که بطور متوالی در یک نقطه انداخته شوند، یک رشته فیزیک امواج دایره‌ای هم‌‌مرکز ایجاد می‌کنند. اما وقتی چشمه حرکت می‌کند، برای مثال هنگامی که سکه‌ها از دستی رها می‌شوند که بر فراز ظرف حرکت می‌کند، فیزیک امواج دایره‌ای حاصل دیگر هم‌مرکز نیستند.

فشار_ صوت:خفاش‌ها ، برای اینکه با استفاده از پژواک جای یکدیگر و همچنین جای حشرات و شکار خود را تشخیص دهند، از طریق گسیل فیزیک امواج صوتی بسیار ریزی که معمولا برای گوش انسان قابل شنیدن نیست، به اثر دوپلر وابسته‌اند.

بارزترین مثال آن حرکت اتومبیل آتش نشانی یا آمبولانس است. وقتی که ماشین(محرک) به ما نزدیک می شود طول موجی که باید به ما برسد کوتاه تر می شود در نتیجه باید فاصله کمتری را طی کند. وقتی که ماشین دور میشود طول موج بیشتر شده، چون باید فاصله ی بیشتری را طی کند. بدیهی است هر چه ماشین سریعتر حرکت کند تغییر طول موج بیشتر خواهد بود.

اثر دوپلر در نجوم کاربرد بسیار دارد زیرا در جهان همه چیز در حال حرکت است.

همانند مثال اتومبیل، زمانی که ستاره ای از ناظر دور می شود طول موج های طیف ستاره بلند تر شده در نتیجه به سوی سرخ طیف جا به جا شده(انتقال به سرخ) و اگر ستاره به ناظر نزدیک شود طول موج ها به سوی آبی طیف جا به جا میشوند(انتقال به آبی). تغییر طول موج فقط به سرعت نسبی ستاره بستگی دارد.نقش بارز این پدیده وقتی آشکار می شود که بدانیم تقریبا همه ی کهکشان ها انتقال به قرمز دارند و نتیجه بگیریم که جهان ما در حال انبساط است.

اثردوپلرچگونه درنور و در دیگر پدیده های الکترومغناطیسی آشکارمی شود؟

 هرگاه ستاره ای ازناظردورشود،طول موجهای خط معینی از  طیف آن ستاره طویلترمیشود،درنتیجه موضع آن خط به سوی انتهای سرخ طیف جابه جامی شودوهرگاه ستاره ای به طرف ناظر حرکت میکندخط معینی ازطیف درموضع خودبه سوی انتهای آبی طیف جابه جامیشود.مقدارتغییر طول موج (λ∆)فقط بستگی به سرعت نسبی ستاره نسبت به زمین،درامتداد خط دید ناظردارد.

از روي طيف ستارگان مي توان به دقت سرعت شعاعي را محاسبه كرد.سرعت هاي شعاعي به فاصله ستارگان بستگي ندارند. معمولا سرعت شعاعي ستارگان در حدود 20km/sاست.سرعت شعاعی ستاره شباهنگ در حدود 8km/s -است و نشان می دهد که این ستاره در حال نزدیک شدن به زمین است.دبران نورانی ترین ستاره صورت فلکی گاو 54km/s+است كه مشخص مي كند اين ستاره در حال دور شدن از زمين است.

در هر يك از اين دو حالت سرعت هاي مذكور فقط در راستاي شعاعي هستند و حركت ستاره را در راستاي عمود بر خط ديد يعني حركت مماسي را شامل نمي شوند.

فرض کنید منبع نور از شما دور شود در آنصورت چون فرکانس نور از یک سری پستی ها و بلندی ها تشکیل شده در حقیقت زمان رسیدن نقاط اوج به ما طولانی تر از حالتی میشود که منبع، ساکن است بنابراین از دید ما آن ستاره و یا منبع انرژی به سمت قرمز تمایل پیدا میکند .

حدودا از فاصله 10 پارسکی به بعد تمام کهکشانها در حال دور شدن از ما هستند و هرچه فاصله کهکشانها بیشتر می شود این پدیده انتقال به سرخ در آنها شدیدتر بروز میکند و با برسی های کلی بر روی انتقال به سرخ کهکشانها این نتیجه حاصل شد که کیهان ما در حال انبساط است. این روش پیشرفتهای بسیاری را در اختر شناسی به دنبال داشت. یکی از مهمترن کاربرد ها ی آن در مورد تعیین سرعت کهکشانها است. در حقیقت این ارتباط بین فرکانس و سرعت اثر دوپلر نام دارد.

Red shift :انتقال به سرخ پدیده اى است که در آن نور گسیل شده از یک جرم ‌‌(امواج مریى،فرابنفش،ایکس،گاما...) به سمت طول موج قرمز در انتهاى طیف میرود. یعنى نورى که توسط طیف سنج ثبت میشود طول موجى بلندتر و فرکانسى کمتر از نور گسیل شده از منبع دارد. به طور مثال این پدیده هنگامى اتفاق میافتد که منبع تولید نور در حال دور شدن از رصدگر باشد.مانند اثر دوپلر که در فرکانس امواج صوتى تغییر ایجاد میکند. همچنین یک انتقال به سرخ گرانشى وجود دارد که بنابر نسبیت عام انیشتین به علت تاخیر زمانى در اطراف اجسام پر جرم اتفاق میافتد. رصد پدیده انتقال به سرخ براى بررسى حرکت(دینامیک و سینماتیک) اجرام دوردست بسیار کاربرد دارد. مهمترین رصدهاى انتقال به سرخ مربوط به کهکشانها ، کوازارها وسحابیهاى میان کهکشانى است که همه در نقاط دور دست قرار دارند.هر چه فاصله یک جرم از ما بیشتر باشد میزان انتقال به سرخ آن نیز افزایش مییابد. واین دلیل قابل توجه گواهى میدهد جهان در حال منبسط شدن است.بااستفاده ازطیف میتوان اطلاعاتی دربارهی حرکت جسمی که نور گسیل میکندنیزبه دست آورد.