Roodverschuiving en blauwverschuiving: wat is dat?

Roodverschuiving en blauwverschuiving zijn twee termen die in de sterrenkunde veel gebruikt worden om bijvoorbeeld afstanden mee aan te geven. Maar wat is een rood- of blauwverschuiving? Waar komt het vandaan en hoe gebruik je het om afstanden mee te berekenen? Je leest het in dit artikel.

Dopplereffect

Je bent vast wel eens gepasseerd door een ambulance met de sirenes aan. Als je goed oplet hoor je eerst een hoog geluid van de sirenes zolang de ambulance op jou afkomt, maar zodra de ambulance passeert verandert het geluid naar een lagere toon. Dit fenomeen staat bekend als het dopplereffect en komt doordat de bron en ontvanger van het geluid ten opzichte van elkaar bewegen. Het gebeurt met geluid omdat geluid uit golven bestaat die zich met een vaste snelheid voortplanten, maar dit geldt ook voor elektromagnetische straling zoals licht. Omdat licht bestaat uit golven die zich ook met een vaste snelheid voortplanten, kan het dopplereffect ook optreden. Het resultaat hiervan is dat je een rood- of blauwverschuiving van het licht krijgt.

Dat werkt als volgt: Neem een ambulance die op je af komt rijden, waardoor de toon van de sirene hoger klinkt. Hetzelfde gebeurt als een ster heel snel op jou afkomt, maar in plaats van een hogere toon van geluid, ontvangen we nu elektromagnetische straling die een kortere golflengte krijgt doordat de ster op jou afkomt. Je kunt de kortere golflengte van het licht vergelijken met de verhoogde toon van het geluid. Omdat licht van een kortere golflengte richting de blauwe kant van het elektromagnetische spectrum zit, noemen we de verschuiving in dit geval een blauwverschuiving. Als een ster van je af beweegt, dan ontvang je elektromagnetische straling met een langere golflengte, wat bij rood licht hoort. Net als de lagere toon die je hoort als een ambulance van jou weg rijdt.

Toepassingen

Nu dat we weten wat rood- en blauwverschuivingen zijn en waar ze vandaan komen, kunnen we kijken waarvoor we ze kunnen gebruiken. De eerste toepassing is het bepalen van afstanden naar sterren. Dit werkt als volgt: Door de elementen die in een ster zitten worden spectraallijnen gevormd. Spectraallijnen hebben een vaste golflengte, die afhankelijk is van het atoom dat de lijn produceert. Als deze lijn verschoven is naar een andere golflengte dan weten we dus dat de ster beweegt en opzichte van ons. Als de ster erg ver weg is, dan weten we dat deze beweging wordt veroorzaakt door de uitdijing van het heelal zoals beschreven is door Hubble. Hoe verder een ster weg is, hoe sneller deze van ons weg beweegt. Dit staat bekend als de wet van Hubble, waardoor we dus snelheden aan afstanden kunnen koppelen. De snelheid van de ster kunnen we bepalen door de roodverschuiving en met de snelheid kunnen we de afstand tot de ster vinden. Omdat dit zoveel gedaan wordt binnen de sterrenkunde, wordt de roodverschuiving niet meer omgezet in een afstand, maar wordt de roodverschuiving gezien als een maat van afstand.

Een tweede toepassing van de verschuiving van spectraallijnen is het uitrekenen van de rotatiesnelheid van een ster. Stel, je hebt een ster die heel erg snel ronddraait. Dit betekent dat de ene kant van de ster naar ons toekomt, terwijl de andere van ons af gaat. Doordat de kant die naar ons toe beweegt de spectraallijnen van de ster een blauwverschuiving geeft en de andere kant die van ons af beweegt een roodverschuiving aan de lijnen geeft, kunnen we uitrekenen hoe snel de ster ronddraait als we weten hoe groot de ster is. Omdat de verschuiving niet alleen geldt voor de spectraallijnen, maar al het licht dat van de ster afkomt, kan de ster eruitzien als een toverbal omdat de kleur van de ster verandert van de ene naar de andere kant.

Een andere bekende toepassing van het dopplereffect zijn de snelheidscontroles van de politie. De politie richt een radarstraal op een voertuig. Vervolgens kunnen ze uit het golflengteverschil tussen de uitgezonden en de teruggekaatste straal zien hoe hard iemand rijdt.

Video

Wil je meer uitleg zien over het dopplereffect en weten hoe je hier mee moet rekenen? Kijk dan onderstaande video.