17. ГРАВИТАЦИОННОЕ КРАСНОЕ СМЕЩЕНИЕ

Рассмотрим монохроматическое излучение покоящегося атома, находящегося в статическом гравитационном поле. Длина волны излучаемого света соответствует определенному значению Поскольку атом покоится, в статической системе координат типа системы, использовавшейся в разд. 16, имеем

где -период, т. е. время между соседними максимумами, отнесенное к выбранной системе координат.

При распространении света в другую область пространства не изменяется. Величина не то же самое, что период некоторой спектральной линии атома, находящегося в данной точке. Эту роль играет Таким образом, период зависит от гравитационного потенциала в той точке, где свет был излучен:

Множитель описывает смешение спектральной линии. В ньютоновом приближении (16.6) имеем

Значение V отрицательно в области сильного гравитационного поля, например на поверхности Солнца. Поэтому свет, излучаемый на Солнце, смещен относительно света, излучаемого на Земле, в красную часть спектра. Этот эффект можно было бы наблюдать для света от Солнца, если бы он не терялся на фоне других физических эффектов, таких, как эффект Доплера, возникающий из-за движения излучающих атомов. Красное смещение более заметно для света от белых карликов, где вследствие высокой плотности материи гравитационный потенциал на поверхности звезды гораздо выше.