Eine Frage zur Relativitätstheorie

[Kunibert]

Hallo James,

ich möchte Dir ein Beispiel geben.
Wir führen die Unterhaltung von Verschiedenen Positionen aus. Nehmen wir mal an, ich bin mit einem Raumschiff, mit 1 Mill km/h, unterwegs zur Erde und Du sendest von zu Hause aus. Auch wenn wir für jede Antwort exakt gleich lang benötigen, wird der Intervall zwischen Frage und Antwort, trotz konstanter Lichtgeschwindigkeit, immer geringer werden!

 

[James]

Hallo Kunibert,

ich verstehe nicht was du mir sagen willst.

Selbstverständlich wird das Intervall immer kürzer werden da die Strecke kürzer wird. Dies ist völlig unabhängig von relativistischen Phänomenen, geometrischen Dopplergleichungen und allen sonstigen Theorien. Es gilt auch für eine hypothetische Kommunikation mit 10 facher Lichtgeschwindigkeit.

Aber um das Beispiel aufzugreifen:

Soweit ich weiß ist die Wellenlänge der Trägerfrequenz abhängig von der Geschwindigkeit des Signals. Wenn die Lichtgeschwindigkeit immer und überall die gleiche ist, dann gilt dies also auch für die Trägerfrequenz. D.h. egal wie schnell wir uns aufeinander zubewegen, wir sprächen immer auf Kanal 77 156,875 Mhz miteinander.

Dies ist aber nicht der Fall. Die Cassine/Huygens Mission hat diesen Teil der Relativitätstheorie so wie ich Sie verstanden habe, meiner bescheidenen Meinung nach en passant wiederlegt und vermutlich ist die Missionsplanung auf den gleichen Fehler hereingefallen.

 

[galileo2609]

Ehrlich gesagt, kann ich das Problem nicht wirklich erkennen. Alle genannten Fälle sind doch völlig mit den Ursachen für die Rotverschiebung betrachtbar und lösbar.
Für den Einstieg vielleicht mal den wikipedia-Artikel dazu lesen. Vielleicht ist dann das Problem etwas klarer und - sollte es dann noch existieren - präziser beschreibbar:
http://de.wikipedia.org/wiki/Rotverschiebung

 

[Miora]

...ich verstehe hier auch nicht, wo das Problem liegt.

Zitat James:
3.) Ich habe keinen Versuch gefunden der die Rotverschiebung auf der Erde simuliert (Ein einfacher Versuchsaufbau: Prinzip "Rohrpost", ein paar Kilometer Länge , Eisenrohr, supraleitende Magnete im Kolben, das ganze evakuiert und mit Spektrallampe versehen, wäre so ein Versuchsaufbau der wohl sehr nahe liegt) um erstmal nachzuweisen das es nicht eine einfache Dopplerverschiebung ist.

Wie wäre es mit einem Versuch, der Rot- und Blauverschiebung auf der Erde simuliert?

Die Schallgeschwindigkeit ist konstant bei gegebenen Bedingungen. Fährt nun mit konstanter Geschwindigkeit ein Polizeiauto auf dich zu, ist der Ton höher (blauverschoben), fährt es weg, ist der Ton tiefer (rotverschoben).

Ein anderes Beispiel:

Ich messe gelegentlich an Synchrotrons, Teilchenbeschleunigern, die mir als Experimentator weisses Röntgenlicht anbieten. Es gibt dort eben das Synchrotron, dass die Elektronen (oder Positronen) auf Kreisbahnen bei beinahe Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Nur sind es in echt keine wirklichen Kreise, sondern Vielecke und nur an den Umlenkpunkten entsteht die tangential abgestrahlte Röntgenstrahlung. Damit es höhere Intensitäten gibt, werden die Elektronen kurz mittels Magneten auf einen sinusförmigen Kurs gebracht (ein bisschen wie Elektronen in einer Stabantenne, wenn man von vorne draufschaut). Die Amplitutengrösse ist dabei im Millimeterbereich. Die "normale" Frequenz des Lichtes wäre allerdings dadurch nur im Radiowellenbereich. Durch zwei Effekte resultieren aber Röntgenstrahlen:

1. Dopplereffekt. Die Strahlen verlassen tangential den Speicherring auf dem die Elektronen fast mit Lichtgeschwindigkeit auf das jeweilige Experiment zufliegen. Daraus resultiert eine gewaltige Blauverschiebung.

2. Relativistische Effekte. Die hohe Geschwindigkeit sorgt für eine Verkürzung der Sinusamplitude, damit für eine Erhöhung der Frequenz -> Blauverschiebung.

Beide Effekte sorgen für eine "Blauverschiebung" von MHz zu mehreren keV. (Umrechnen von MHz zu keV müsst ihr selbst )

Gruss,
Miora

 

[James]

Hallo galileo2609

Danke für den Link. Die Antworten sind mir geläufig nur habe ich das Problem das ich Sie nicht verstehe.

Darüber hinaus: Ich bin ich kein Wissenschaftler und habe nur einige Originale im Internet gesehen, also was ich schreibe ist vorbehaltlich mangelnder Informationen/Verständnisses. Dennoch nochmals in kürze:

Wenn der Dopplereffekt oder eine Raumzeitdehnung die Ursache für die Rotverschiebung wären, müssten dann nicht die Spektrallinien um den gleichen Betrag verbreitert sein?

Wenn es eine Raumzeit Dehnung gäbe würde diese nach meinem Verständnis räumlich isotrop sein so das ein Effekt ähnlich einer Streulinse (bzw. Aufweitung des Signals) messbar sein müsste

Alle Antworten behaupten nur das es so ist wie es ist. Das mag sein, stellt mich aber nicht zufrieden.


Miora:

Vielen dank für die Erklärung aber:

Der Dopplereffekt im Schall ist eine Analogie, ob Sie zu elektromagnetischen Wellen im Vakuum gültig ist sei dahingestellt da temperaturabhängig, nicht ohne Medium möglich und auch relativistische Korrekturen sind ungültig.

Noch mehr dank für den Praxisbericht aus dem Synchrotron. Aber so wie du ihn schreibst ist die Verkürzung der Sinuswellen (Wellenlänge) auch nichtrelativistisch aus Funktion der höheren Frequenz erklärbar (f=1/t).

Leider übersteigt eine Umrechnung in kev meinen Kenntnisstand.

 

[Bynaus]

Bei einer Schwingung (ganz egal ob durch Teilchen oder Welle, mit Träger oder ohne) die sich in jeder Richtung, unabhängig von der Geschwindigkeit des Generators, mit gleicher Geschwindigkeit ausbreitet, kann nicht mit Hilfe des Dopplereffektes auf die Geschwindigkeit des Generators geschlossen werden da f immer Konstant ist und kein Dopplereffekt entstehen kann.

Wenn das dein Problem ist, dann ist es überhaupt keines: der Dopplereffekt hängt nicht von der Geschwindigkeit des Lichtes ab - sondern von der Verschiebung der Wellenlängen. Das ist beim Schall auch nicht anders: hohe Töne, obwohl sie kürzere Wellenlängen haben bzw. eine höhere Frequenz, breiten sich nicht schneller aus als tiefe. Kennt man die Tonhöhe eines Objekts, das sich näher oder sich entfernt, kann man aus der gehörten Tonhöhe bestimmen, ob sich das Objekt auf einen zu- oder wegbewegt. Die Geschwindigkeit der Schallausbreitung spielt hier überhaupt keine Rolle.

 

[Miora]

Aus Wikipedia:
1 eV = 1,602 176 462(63) · 10-19 J
1 Elektronenvolt ist die Energie, die ein Teilchen mit der Ladung 1 e (Elementarladung) erhält, wenn es die Spannung von 1 V frei im Vakuum durchläuft. Die Energie lässt sich einfach ins SI-System (zur Einheit Joule) überführen, indem man für den Buchstaben e die Elementarladung 1,602·10-19 Coulomb einsetzt.

Mit obiger Erklärung des Elektronenvolt (eV) und der Gleichung E = hf mit der Energie E, dem Planckschen Wirkungsquantum h und der Frequenz f kann man leicht die Frequenz elektromagnetischer Wellen in Energie umrechnen.

Zitat James:
Der Dopplereffekt im Schall ist eine Analogie, ob Sie zu elektromagnetischen Wellen im Vakuum gültig ist sei dahingestellt da temperaturabhängig, nicht ohne Medium möglich und auch relativistische Korrekturen sind ungültig.

Auch bei Schallwellen ist bei gleichbleibenden Bedingungen während des Experiments die Geschwindigkeit konstant! Analog zum Licht. Was meinst Du mit relativistischen Korrekturen?

Zitat James:
Noch mehr dank für den Praxisbericht aus dem Synchrotron. Aber so wie du ihn schreibst ist die Verkürzung der Sinuswellen (Wellenlänge) auch nichtrelativistisch aus Funktion der höheren Frequenz erklärbar (f=1/t).

Sowohl Dopplereffekt als auch relativistische Längenkontraktion sind notwendig, um die erhaltenen Frequenzen zu erklären. Man kennt die ursprüngliche Frequenz, berechnet dann den Dopplereffekt und den relativistischen Effekt und erhält die Frequenz, die man misst. Das ist auch gut so, sonst wäre irgendwo der Wurm drin. Meinst Du mit der Definitionsgleichung der Frequenz etwa, dass Oberschwingungen von Radiofrequenz zu Röntgenstrahlung führen?

Gruss,
Miora

 

[James]

Bynaus, Miora.

danke für die Antwort.

Versuche es mal mit meinen Worten zu formulieren:

Gesetz du und ich fliegen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch die Gegend, einmal im luftleeren Raum ohne Bezugspunkt, einmal relativ zur ruhenden Luft .

In der Luft addiert sich die Zeit die ein Schallsignal vom Sender zum Empfänger an der Außenhaut meines Fliegers braucht direkt zur Geschwindigkeit, so das mein vLuft ein anderes ist wie dein vLuft.

Im Vakuum hingegen muss man, obwohl elektromagnetische Wellen im dort kein Transportmedium haben, so tun , als ob eines da wäre und die gemessene Laufzeit ist bei uns beiden immer gleich, c eben. Dies egal wie schnell ich fliege.

Da dann mein c das gleiche ist wie dein c (sonst könnte meine gemessene relative Fortpflanzungsgeschwindigkeit größer c sein was lt. Theorie nicht möglich ist) muss ich den Dopplereffekt mit einer relativistischen Verkürzung der Sinuswellen begründen.

Ist das jetzt völlig absurd oder bin ich auf dem richtigen Weg?

Miora,
Danke für die Formel, kannte ich nicht.

 

[Kunibert]

Hallo James,

Gesetz du und ich fliegen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch die Gegend, einmal im luftleeren Raum ohne Bezugspunkt, einmal relativ zur ruhenden Luft...Im Vakuum hingegen muss man, obwohl elektromagnetische Wellen im dort kein Transportmedium haben, so tun , als ob eines da wäre und die gemessene Laufzeit ist bei uns beiden immer gleich, c eben. Dies egal wie schnell ich fliege...

...ist es nicht, wenn die Lichtwellen einen kürzeren Weg zurücklegen müssen brauchen sie auch weniger Zeit dafür! So schwer kann das doch nicht sein, oder?

Astrospektroskopie

 

[Bynaus]

In der Luft addiert sich die Zeit die ein Schallsignal vom Sender zum Empfänger an der Außenhaut meines Fliegers braucht direkt zur Geschwindigkeit, so das mein vLuft ein anderes ist wie dein vLuft.

Ich glaube nicht, dass das so stimmt. Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Schalls hängt von Eigenschaften der Luft Dichte und Temperatur ab und nicht von der Geschwindigkeit der "Quelle".

 

[James]

Hallo Bynaus,

ich hab jetzt erstmal einen Schluck Wein getrunken bevor ich mich traue das folgende abzusenden (es erscheint mir dann doch etwas wirr, aber ich bekomme es, ohne da eine Woche drüber nachzudenken, nicht anders hin).

Also:

Ich möchte mit dem "Überschall" folgendes sagen:

Wenn ich mich auf die Schallquelle zubewege, ist die von mir gemessene Schallgeschwindigkeit im Überschallbereich da diese an das Medium Luft gebunden ist durch das ich mich aber hindurchbewege (Im inneren meines Fliegers messe ich natürlich die Ruheschallgeschwindigkeit). Außen addieren sich die Geschwindigkeiten.

Bleibe ich in Ruhe zum Medium und bewegt sich die Schallquelle strahlt diese eine Schwingung ab die über das Medium zu mir transportiert wird. Da ich ja relativ zum Medium eine Ruhelage habe werde ich eine Dopplerverschiebung bei gleichbleibender Ausbreitungsgeschwindigkeit messen.


Das gilt aber anscheinend nur für Schallwellen.
Bei elektromagnetischen Wellen brauche ich die relativistische Korrekturformael f' =f(Wurzel (c+v/c-v) wenn ich richtig begriffen habe was Kunibert mir freundlicherweise erklärt hat.


Noch einmal eine andere Sichtweise: (hoffe es nervt nicht und ihr haltet mich nicht für übergeschnappt)
Wieder die Bewegung durch das Medium Luft:

Je nachdem ob ich eine Längenmessung (zeitlos quasi ein Schnappschuss) oder eine Frequenzmessung (zeitabhängig) der Schallwelle mache ändert sich der gemessene Wert im Hinblick auf den Fall der Ruhe (= keine Distanzänderung zwischen mir und der Schallquelle). Da die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wellen deren Amplitudenlänge multipliziert mit den Schwingungen pro Zeiteinheit ist ändert sich diese für mich. Die scheinbare Schallgeschwindigkeit kann somit ein mehrfaches der realen sein.



Dieses soll bei elektromagnetischen Wellen im Vakuum nicht gelten, da sich dort c unabhängig von der Geschwindigkeit des Beobachters verhält.

Wenn aber bei Signalquelle und Empfänger unabhängig von der relativen Bewegung zueinander immer cHier = cDort gilt, dann kann es keinen Dopplereffekt geben da das ausgesandte Signal nicht wissen kann mit welcher Geschwindigkeit ich mich beim Empfang desselben bewege.

Ich benötige also zur Erklärung des Dopplereffektes bei elektromagnetischen Wellen einen "Workaround" , eben besagte Formel.

 

[galileo2609]

Ich weiß ehrlich gesagt immer noch nicht, wo das Problem liegt!

Die Wellenlänge λ ist definiert als Strecke, die eine Welle mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit c in der Zeit, die der Periode T entspricht, durchläuft: also λ = c * T. In der Periode T durchläuft die Welle eine volle Schwingung. Die Frequenz f ist definiert als Anzahl der Schwingungen in einer Sekunde.
Werden Frequenzverschiebungen gemessen, also f' = a * f, kann es dafür mehrere Ursachen geben. Beschränken wir uns auf die elektromagnetische Strahlung im Vakuum, sind wir dazu noch in der komfortablen Situation, dass wir von einem Trägermedium ungebunden sind (im Gegensatz zur Schallwelle).

Ursache 1: relative Geschwindigkeit von Quelle und Empfänger zueinander (nicht-relativistische Geschwindigkeit)
Das bedeutet eine Veränderung der Distanz zwischen beiden auf relativ kleiner Skala. D.h. die aufeinanderfolgenden Wellenzustände (Täler oder Berge) kommen früher/später beim Empfänger an, da die Strecke, die die Welle zurücklegen muss, nach Δt * c kürzer/länger geworden ist. Formeln dazu: f' = f * [(c + v) / (c - v)] ^ 1/2 (relative Annäherung) bzw. f' = f * [(c - v) / (c + v)] ^ 1/2 (relative Entfernung). Das ist der optische Doppler-Effekt, der zum Beispiel bei der Radialgeschwindigkeitsmessung von Sternen genutzt wird. Dieser erklärt auch das Cassini/Huygens-Problem. Da die ursprünglich geplanten 'trajectories' der beiden Sondenkomponenten zu einer relatitiven Geschwindigkeit geführt hätte, bei der der Dopplereffekt das Signal von Huygens in einen Frequenzbereich verschoben hätte, den der Empfänger auf Cassini nicht mehr aufzeichnen kann, gab es das Problem. Die trajectories wurden daraufhin so angepasst, dass das verschobene Signal noch in die Empfindlichkeit des Cassini-Empfängers passte.

Ursache 2: Ausdehnung des Raumes, relative Geschwindigkeit von Quelle und Empfänger sind irrelevant und nicht-relativistisch
Das bedeutet eine Veränderung der Distanz zwischen Wellenzustand (Täler, Berge) zum Teitpunkt T auf relativ großer Skala. D. h. hier wird λ direkt gedehnt, und zwar in Abhängigkeit von der Hubble-Konstanten H0.

Ursache 3: relative Geschwindigkeit von Quelle und Empfänger sind irrelevant, die Unterschiede im Gravitationapotential sind bedeutend und führen zu relativistischen Effekten aufgrund der Zeitdilatation
Aufgrund der relativistischen Zeitdilatation emittiert die Quelle gleichsinnige Wellenzustände aus der Sicht des Empfängers "zeitverzögert", was einer längeren Wellenlänge beim Empfänger entspricht. Aus der Sicht des relativen Systems der Quelle würde die Welle dagegen mit einer 'unverzerrten' Frequenz als emittiert registriert werden.

 

[James]

Galileo2609

Danke noch einmal für diese ausführliche Erklärung.

Einen Fehler bei mir habe ich dadurch gefunden, die Formel der Dopplerverschiebung habe ich mit einer aus Einsteins Repertoire (glaube Massenzunahme) verwechselt.

Falls es dir nichts ausmacht möchte ich zwei Verständnisfragen stellen:
Ich bin nicht gerade ein Mathegenie und sehe mich dort eher auf der Schwelle vom Neandertaler (Grunzlaute = Dreisatz ; komplexe Sprache = abstrakte mathematische Formel) zum Homo mathematicus Rudimenterus. Bitte also um Nachsicht wenn ich das ganze aus meiner Welt des "Dreisatzes" sehe.

zu 1: Wenn ich die Ursache 1 (Dopplereffekt) einmal aus dieser Sicht betrachte und Wellenlänge und Frequenz nicht in Ruhelage messe sondern ein Mikrophon zur Frequenzmessung nehme und ein Photo der Intensitätsverteilung der Welle seitlich aus dem Fenster meines Fliegers mache, auf diesem dann die Länge zwischen zwei maximas ausmesse und das ganze in deine Formel der Ausbreitungsgeschwindigkeit einsetze dann erhalte ich für diese einen anderen Wert als in Ruhelage. Hoffe du kannst dem zustimmen.

Mache ich das ganze mit elektromagnetischen Wellen (ich weiß nicht ob nur im Vakuum oder prinzipiell auch in für diese durchlässigen Medien) dann erhalte ich trotzdem c da ja nichts schneller als c sein kann also kann es keinen Dopplereffekt geben.

Da ist sicher nicht richtig, aber es wäre nett wenn mir jemand meinen Fehler anschaulich erklärten kann.


zu 2: Wofür brauche ich die Ausdehnung des Raumes (auf die ja nur geschlossen werden kann) wenn ich den Dopplereffekt habe?
- Müssten dann nicht die Spektrallinien um den gleichen Betrag verbreitert sein (was im übrigen auch beim Dopplereffekt der Fall sein müsste) da sich die Lücken in der Spektralverteilung der Wellenlängen ebenfalls verbreitern?

- müsste dann nicht die Signalintensität noch schwächer bei uns eintreffen und die optische Abbildung größer sein da die Raumdehnung ein isotropischer Effekt wäre?

zu 3. Danke für die Erklärung

 

[Miora]

zu 1: Ich bin nicht davon überzeugt, dass Schallgeschwindigkeit additiv ist (bei einer bewegten Schallquelle - bei Wind kann das anders aussehen). Das mag ja für den ersten Moment der ausgesendeten Moleküle gelten, aber bei freien mittleren Weglängen von ca. 70 nm und einer Stossfrequenz von 5 GHz bleiben die anfänglichen schnellen Moluküle sofort "hängen".

Weiter ist mir nicht ganz klar, was du mit deinem Versuch meinst.

zu 2: (Soweit ich das verstehe)
Wir sehen durch die Rotverschiebung, dass sich andere Galaxien von uns entfernen (die in nächster Umgebung vielleicht ausgenommen). Das kann man sich nur so erklären, dass der Raum wächst. Das anschauliche Beispiel ist der 2D-Raum eines Luftballons mit aufgemalten Galaxien. Bläst man ihn weiter auf, so entfernen sich alle Galaxien von einander. Es wäre dafür allerdings auch möglich, dass wir in der Mitte des Raumes sind, doch das ist eher etwas für Kreationisten, ansonsten wäre das zu viel des Zufalls.

Die Lücken in der Spektralverteilung verbreiter sich nicht, das hängt nur mit den Energien und nicht mit irgendwelchen Längendehungen zusammen. Und sie Emmisionsenergiene bleiben gleich, es interessiert die aussendenden Atome ja nicht, wie viel Raum zwischen ihnen und dem Betrachter liegt.

Mir ist auch nicht klar, was Du mit Verbreiterung durch den Dopplereffekt meinst? Meinst Du eine Verzerrung des Sinus durch die Fortbewegung? Das möchte ich nicht ausschliessen, denke aber, dass man das gegenüber der natürlichen Linienbreite vernachlässigen kann.

Wie sich die Raumausdehung in x,y-Richtung auswirkt, kann ich nur raten. Ich würde vermuten, dass sich eine Raumausdehung nicht auf die x,y-Komponenten des elektromagnetischen Feldes auswirkt.

Was meinst Du mit optischer Abbildung?

Gruss,
Miora

 

[James]

Hallo Miora,

da ich heute nur wenig Zeit habe nur kurz das wichtigste.


Thema Schallgeschwindigkeit:
Um nicht missverstanden zu werden möchte ich das Thema dahingehend ergänzen das es mir bei der Addition von Geschwindigkeiten nicht um das geht was für uns alle offensichtlich ist, sondern um eine Analogie zu elektromagnetischen Wellen. Meine Beispiele beziehen sich daher auf einen Taub-blinden der nur seine Instrumente zur Verfügung hat, so wie es bei den elektromagnetischen Wellen in der Realität auch ist.

Jemand der keine Kenntnis von der Bewegung der Signalquelle hat wird nach meinem Verständnis eine Dopplerverschiebung messen die er auf die verschiedenste weise Interpretieren kann, jemand der keine Kenntnis von der Bewegung des Mediums um sein Flugzeug herum hat wird eine höhere Schallgeschwindigkeit in Richtung auf die Signalquelle messen als im inneren seines Flugzeuges.

-

Das die Lücken in der Spektralverteilung sich nicht verbreitern scheint mir unlogisch, da wir es mit einer Verschiebung durch Ausdehnung zu tun haben sich das Spektrum also zu den niedrigeren Frequenzen hin dehnt. Da sich die Frequenzen nun über einen größeren Raum im Spektrum verteilen. Wären an dieser Stelle Frequenzen zu messen, so würden sich diese auch verbreitern, also über einen gedehnten Raum verteilen.

Angenommen der Raum dehnt sich um den Faktor 1,5. Die Wellenlängen von 1.000-1.100 nm fehlen durch Absorption an der Strahlungsquelle. Wenn ich das jetzt mit 1,5 multipliziere fehlen beim Empfänger die Wellenlängen 1.500 - 1.650 im Spektrum. Also hat sich die Absorptionslinie um die Wellenlängen 1600 -1650 verbreitert.

Beim Dopplereffekt muss ich nochmal drüber nachdenken ;-)

Kurz zur optischen Abbildung:

Wenn sich der Raum dehnt, dehnt er sich isotrop, dh. in jeder Richtung um den gleichen Wert. Da das Signal sich in der Länge dehnt (eine längere Wellenlänge erhält) müssen sich die einzelnen Signale auch voneinander entfernen um den größeren Raum zu füllen, bzw. sie werden voneinander durch die Raumdehnung entfernt, verteilen sich also wenn Sie auf uns zu eilen über eine größere Fläche. Dieses müsste als Streueffekt oder größeres Bild (mit schwächerer Signalstärke / Flächeneinheit) messbar sein.

Gruss zurück,

James

 

[Miora]

...es ist egal, ob der Experimentator taub und blind ist. Wollen wir ihm dieses Schicksal ersparen. Natürlich geht es um die Sache selbst, bestmöglich gemessen. Wobei auch Menschen elektromagnetische Wellen wahrnehmen können (bevorzugt zwischen 400 und 750 nm)...

Wenn Du nun aber eine Stimmgabel in Deinem Flugzeug zum Tönen bringst, so wird der Experimentator am Boden eine abweichende Freuquenz messen und daraus die Geschwindigkeit des Flugzeugs berechnen können. Gleiches analog mit einem definierten Laserstrahl mit fester Wellenlänge. Auch dann kann man die Frequenzverschiebung messen und die Geschwindigkeit berechnen. Was soll man da anders interpretieren können? Mit der Schall- oder Lichtgeschwindigkeit hat es nichts zu tun.

Lücken in Spektralverteilung hatte ich anders verstanden, als Lücken im Spektrum der verschiedenen Emmissionslinien. In gewisser Weise hast Du Recht, doch Deine Argumentation ist wirr...

Die Wellenlängen von 1.000-1.100 nm fehlen durch Absorption an der Strahlungsquelle.

Wenn die Wellenlängen fehlen, dann weil Du sie nicht messen kannst. Dieses Licht geht also nicht auf die Reise und wird natürlich auch nicht "gedehnt". Die Rotverschiebung macht man an Spektrallinien fest, und die wäre erst einmal beliebig "dünn". Diese Linien verbreitern sich allerdings zB durch die Unschärferelation. Diese nun doch "etwas breiten" Linien könnten durchaus durch die Raumdehnung verbreitert werden. Doch ich vermute mal, dass der Effekt gering ist verglichen mit der normalen Linienbreite.

Wenn sich der Abstand, zwischen Sender und Empfänger vergrössert, nimmt die Initensität ab, weil sie sich auf einer immer grösser werdenden Fläche verteilt. Was stört Dich daran?

Gruss,
Miora

 

[James]

Hallo Miora,

danke für deine Antworten.

Vorbehaltlich meines Laienstatus in diesen Fragen, hier noch einmal ein Versuch zu erklären wie ich diese Theorie "verstehe".

Zunächst: Die Spektrallinien müssen in jedem Fall "dicker" sein als das Auflösungsvermögen des irdischen Detektors.

Das Sie empfangen werden ist der Nachweis dass sich die benachbarten Wellenlängen nicht dehnen Sie würden sonst die Spektrallinien überlappen und diese somit unsichtbar sein.

Das Frequenzspektrum muss sich, aus den weiter oben erwähnten Gründen bei einer angenommenen Raumdehnung zu den unteren Wellenlängen hin ausdehnen und sich nicht einfach nur wie beobachtet verschieben.

Da sich die Spektrallinien auch als Platzhalter für ein Frequenzband (oder eine Wellenlängengruppe, bzw eine Gruppe von Photonen ähnlichen Energieniveaus) denken lassen, muss, da ein Überlappungseffekt nicht vorhanden ist, sich auch dieses fehlende "Band" dehnen.

Des weiteren:
Die Raumdehnung müsste ebenfalls die beschriebenen Wirkungen auf die anderen Achsen des dreidimensionalen Raumes zeigen. Dort scheinen aber keinerlei Effekte aufzutreten.


Leider habe ich in den kommenden Wochen nur sehr wenig Zeit und muss meine Aufmerksamkeit beruflichen Dingen zuwenden. Daher möchte ich mich zunächst für die Antworten bedanken.

Eventuell kann ich zwischen den Weihnachtsfeiertagen etwas besser formulierte Fragen stellen.


Gruß und nochmals danke


James

 

[Miora]

..solange Du Dir die Fragen überlegst, werde ich mir überlegen wie ich es endlich schaffe, überzeugend zu argumentieren

Das Sie empfangen werden ist der Nachweis dass sich die benachbarten Wellenlängen nicht dehnen Sie würden sonst die Spektrallinien überlappen und diese somit unsichtbar sein.

Nein, das Licht ist nicht kohärent, es ist kein Laser. Es sind Spektrallinien von angeregten weit verteilten Atomen, so dass sich das Licht nicht auslöscht, da die Wellen nicht zeitgleich starten nicht am gleichen Ort etc...

Die Raumdehnung müsste ebenfalls die beschriebenen Wirkungen auf die anderen Achsen des dreidimensionalen Raumes zeigen. Dort scheinen aber keinerlei Effekte aufzutreten.

Ich weiss nach wie vor nicht, ob sich die Raumdehnung auch auf die Amplituden der elektromagnetischen Strahlung auswirken, aber selbst wenn: die Amplituden werden winzig sein im Vergleich zum gigantischen Abstand zwischen den Sternen.

Gruss,
Miora

 

[Freeze]

Hallo,
ich bin neu hier und durch Google auf diesen Thread aufmerksam gemacht worden.
Zur Zeit schreibe ich an meiner Facharbeit bzgl. des Doppler-Effekts und muss mich folglich auch mit der Rotverschiebung beschäftigen.



Also habe ich zu diesem Thread hier einige Anmerkungen und Fragen:

1.
Es wird immer von Dehnung der Spektrallinien gesprochen. Wie soll eine solche denn zu Stande kommen ? Es können doch keine ursprünglichen Wellenlängen gemessen werden, nachdem die Welle diese riesigen Entfernungen zurückgelegt hat, da diese ja alle rotverschoben wurden und somit nicht mehr übrig bleiben. Folglich tritt nur eine Wellenlängenverschiebung auf und keine Dehnung ?

2.
Wenn man davon ausgeht, dass die Rotverschiebung nur durch die Expansion des Weltalls zu Stande kommt, gibts ja keine Probleme. Die Welle wird im Endeffekt einfach nur gedehnt, somit sind die Amplituden weiter auseinander und die Frequenz niedriger.
Das Problem ist aber, dass eine Ausbreitung des Alls gleichzeitig eine Entfernung der Galaxien bedeutet. Folglich muss doch wieder der Dopplereffekt ins Spiel kommen. Aber einige behaupten, dass die Rotverschiebung entfernter Galaxien NICHT durch den Dopplereffekt verursacht wird. Aber das ist doch die zwangsläufige Folge aus einer Expansion ? Irgendwie verstehe ich das nicht.
Expansion und Doppler-Effekt bedingen sich doch gegenseitig ?

3.
Eine grundsätzliche elementare Frage, die sich mir stellt:
Woher weiß man überhaupt, welche Lichtfrequenzen ein Stern einer weit entfernten Galaxie tatsächlich aussendet ? Denn man braucht doch die tatsächliche Frequenz (bzw. Wellenlänge) um überhaupt darauf schließen zu können, dass die empfangene Frequenz niedriger ist.


Wäre wirklich nett, wenn sich jemand mit meinen Fragen beschäftigen könnte



mfg
Freeze

 

[Kunibert]

Hallo Freeze, zu 1. genau so ist es, nur James hat noch ein Problem damit zu 2. James meint.bei konstanter Lichtgeschwindigkeit c kann es zu keinem Dopplereffekt kommen zu 3. http://www.astronews.com/forum/showpost.php?p=5178&postcount=17 und natürlich http://de.wikipedia.org/wiki/Standardkerze