Деду Морозу нужно развивать огромную скорость, чтобы за одну ночь доставить подарки миллиардам детей по всему миру. Это вызывает интересный вопрос: как свет, испускаемый объектом, меняет цвет из-за его движения? Астроном Лаура Дриссен из Университета Сиднея, решила это выяснить, сообщает Conversation.
Это явление объясняется эффектом Доплера, который действует как для звука, так и для света. Когда источник света движется, его длина волны меняется. Если он приближается, свет становится более синим (синее смещение), а если удаляется – более красным (красное смещение). Например, если бы мы наблюдали за красным носом оленя Рудольфа через телескоп, мы могли бы использовать эффект Доплера, чтобы измерить скорость передвижения Деда Мороза.
Как далеко должен проехать Дед Мороз?
Чтобы рассчитать маршрут Деда Мороза, нужно учитывать, что в мире около 2 миллиардов детей младше 14 лет. Из них 93% живут в странах, где отмечают Рождество, а около 690 миллионов верят в Деда Мороза. Если в семье в среднем 2,3 ребенка, то это примерно 300 миллионов домов, которые нужно посетить.
Эти дома распределены по обитаемой площади суши Земли, равной 69 миллионам квадратных километров. Деду Морозу придется преодолеть около 144 миллионов километров за ночь, что почти равно расстоянию от Земли до Солнца. Учитывая часовые пояса, у него есть 35 часов на доставку. Если половину времени он тратит на вход в дома, то остается 17,5 часов на перемещение между ними. Это требует скорости 8,2 миллиона километров в час (0,8% от скорости света).
Как использовать красный нос оленя для измерения скорости?
Обычная камера для измерения скорости не справится с такой задачей, но телескопы могут помочь. Нос Рудольфа в состоянии покоя светится красным светом длиной волны 694 нанометра. Если олень движется на скорости 10% от скорости света (107 миллионов километров в час), цвет носа будет смещаться. При приближении он станет сине-оранжевым (624 нанометра), а при удалении – темно-красным (763 нанометра), почти черным.
Зачем это нужно астрономам?
Астрономы используют эффект Доплера для изучения космоса. Он помогает определять вращение звезд, находить планеты у других звезд (экзопланеты) и измерять расстояния до галактик. Если когда-нибудь телескопы зафиксируют Рудольфа, ученые смогут точно измерить скорость Деда Мороза и узнать больше о его магии.