дома нескучно
Как весело и с пользой пережить самоизоляцию

Свет от быстро приближающегося источника имеет красное смещение. Причина «неожиданности» в релятивистском эффекте Доплера.

26 July 2019

Рассмотрение этого эффекта в абсолютной системе координат связанной с эфиром интересно тем, что предполагает учёт движения как источника сигнала, так и приёмника. Кроме того, может иметь практическое применение.
В конце статьи я понятно объясню сделанное в заголовке заявление.

Указанные выше соотношения можно записать как систему уравнений (1).

Если конец вектора β скорости источника принадлежит какому-либо эллипсоиду, то это означает, что для всех этих скоростей и направлений, отношение длин волн Приёмника и Источника будет равно одному и тому же значению n.
Принято считать, что длина волны уменьшается (
n<1) при приближении источника и увеличивается, т.е. n>1 (красное смещение), при удалении источника от наблюдателя. Также всем известен «поперечный эффект Доплера» когда красное смещение отмечается при наблюдении света от источника, двигающегося перпендикулярно оси зрения наблюдателя. Однако красное смещение может иметь и источник, двигающийся в сторону наблюдателя. Ситуация иллюстрируется рисунком, на котором изображены годографы векторов скорости β источника при n=const.

Если конец вектора скорости для приближающегося источника упирается в точку B для n=2, как на рисунке, то, считая источник удаляющимся, мы тем самым предполагаем, что его конец упирается в точку B'. В этом случае, пытаясь определить скорость источника по величине его «красного» смещения, мы определим его скорость «удаления» существенно меньше, чем он в реальности имеет скорость приближения. Для источника со скоростью в точке C мы и вовсе можем предположить, что он неподвижен, т.е. как бы имеет скорость в точке C'.

Для многих будет неожиданностью узнать,

что при росте скорости приближающегося Источника, его излучение сначала «синеет», а затем начинает «краснеть». Важно только, чтобы Источник двигался не точно в направлении наблюдателя. Это легко проследить по приведенному выше рисунку. Вектор скорости β, направленный в целом вправо, сначала пересекает эллипсоиды с сокращёнными длинами (n<1) волн света, а затем начинает пересекать эллипсоиды со всё более длинными (n>1) волнами.
И этот феномен не связан собственно с «эфиром», так как он вытекает из вполне «законной» релятивистской формулы (6) для доплеровского эффекта.

Причина феномена в том, что по мере приближения скорости Источника к скорости света, большой прибавки скорости уже не ожидается. Поэтому за счёт набегания Источника на излучаемые им же волны, их длина в среде распространения уже больше почти не сокращается. А вот собственное время Источника при этом всё более замедляется, так что период излучаемых им волн всё более удлиняется. Поэтому свет и «краснеет».

Но, повторюсь, эфир тут ни при чём. Формула (6) точно такая же и в ортодоксальной СТО. Но, похоже, господа ортодоксы об этом феномене не в курсе. Если не так, черкните в комментах.
Впрочем, понятие «среда распространения» у них отсутствует вместе с возможностью объяснения феномена.