Cosmo Navi

宇宙論の基礎知識をインタラクティブに学ぶページ

---

---

このページは，

A.3.1 波の特徴
波の干渉ツール
A.3.2 ドップラー効果
赤方偏移ツール

の掲載をしています．

A.3.1　波の特徴

・重ね合わせの原理と波の干渉

波の干渉ツール

波は進むときに，重ね合わせの原理に従います．２つの波が重なると，位相（山か谷か）の違いによって，強めあったり，弱めあったりする「干渉」を引き起こします．
「干渉」の様子を視覚的に確認しましょう.

• 波長：波の1周期の長さ
• ずれ：波の山や谷の位置をどれだけ横方向に移動させるかを示す

同じ振幅の波があるとします．次に２つの値を入力して，足し合わせた波を描いてみましょう．「表示する」ボタンを押すと，上の2つのキャンバスにはそれぞれ赤色と青色のsin波が描かれ，下のキャンバスにはその2つを足し合わせた緑色の合成波が表示されます.

ずれが0だと，合成波の振幅は2倍になります．（強め合い）
ずれが波長の半分だと合成波の振幅は打ち消しあって0倍になりますね．（弱め合い）

---

A.3.2　ドップラー効果

ドップラー効果とは，波の発信源と観測者の間で相対的な動きがあるとき，波の届く波長が変化する現象のことです．
発信源が近づくと波は圧縮されて短い波長になり，遠ざかると波が引き伸ばされて長い波長になります.
音の場合は波長が短いことは音程が高いことに相当します．
光の場合は波長が短いことは赤方偏移することに相当します．

赤方偏移ツール

恒星が私たちから遠ざかるとき，観測される光の波長は伸びて赤方偏移が起こります． この現象を使って，宇宙が膨張していることが発見されました（ハッブル・ルメートルの法則）．ハッブルは1929年に，遠方にある銀河の星ほど赤く見えることを報告しました．

このツールでは「赤方偏移」を確認できます.
入力欄に赤方偏移の値 z を指定して「表示」ボタンを押すと，下のスペクトル画像が右方向に移動し，波長が伸びて赤い方向へずれる様子を視覚的に確認できます.

赤方偏移の大きさzは波長の変化の割合と定義されます．
z=0.0は，ずれがない状態でzが大きくなるほど大きくなります．

ツール内での「ずれ」は，この赤方偏移による波長の変化を画面上の横方向の移動として表現しています.

zの値によってスペクトルの全体が右へ（赤方へ）偏移することが分かりますね．
「赤方偏移」といっても星が赤くなることでなないのす．
上の図の中にある黒い線は水素による暗線です． この暗線のずれから赤方偏移の大きさが数値化されます．

赤方偏移の大きさzは波長の変化の割合と定義されます．
z=0.0は，ずれがない状態でzが大きくなるほど大きくなります．
宇宙全体は膨張しているので，遠方の星ほど赤方偏移が大きくなります．
したがってzは，距離を表す指標としても使われます．