指得是光波或者其他波動(dòng)從重力場(chǎng)源(如巨大星體或黑洞)遠(yuǎn)離時(shí)，整體頻譜會(huì)往紅色端方向偏移，亦即發(fā)生「頻率變低，波長(zhǎng)增長(zhǎng)」的現(xiàn)象。
簡(jiǎn)介
重力紅位移或稱重力紅移指得是光波或者其他波動(dòng)從重力場(chǎng)源(如巨大星體或黑洞)遠(yuǎn)離時(shí)，整體頻譜會(huì)往紅色端方向偏移，亦即發(fā)生「頻率變低，波長(zhǎng)增長(zhǎng)」的現(xiàn)象。
定義
重力紅移的程度常標(biāo)記為變數(shù)''z''：
z=\frac{\lambda_o-\lambda_e}{\lambda_e}
其中
\lambda_o\,是極遠(yuǎn)處觀測(cè)者所測(cè)量到的光子波長(zhǎng)；\lambda_e\,是重力源如星球，其上的光源發(fā)方時(shí)所測(cè)量到的光子波長(zhǎng)。
重力紅移的現(xiàn)象可以從廣義相對(duì)論預(yù)測(cè)：
z_=\frac{c^2r}
其中
z_\,是被自由空間中，極遠(yuǎn)處觀察者所測(cè)到因重力而產(chǎn)生的譜線位移量。
K\,是牛頓重力常數(shù)(阿爾伯特·愛(ài)因斯坦本身所用的標(biāo)記；常用標(biāo)記是G\,)。
M\,是光所逃離的星體質(zhì)量。
c\,是真空中光速。
r\,是從星體中心算起的徑向距離。
幾項(xiàng)要點(diǎn)
光線的接收端(遠(yuǎn)方的觀察者)必須處在較高的重力勢(shì)才能觀察到紅移。一般討論下，觀察者處在無(wú)限遠(yuǎn)處，重力勢(shì)定為0，是高于星球表面的重力勢(shì)的。
許多大學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持重力紅移的存在。
重力紅移不僅僅是廣義相對(duì)論獨(dú)有的預(yù)測(cè)。其他重力理論也支持重力紅移，雖然解釋上會(huì)有所不同。
重力紅移并未要求一定是愛(ài)因斯坦方程式的史瓦茲旭爾得解——在這解中，變數(shù)M\,不能代表旋轉(zhuǎn)或帶電星體的質(zhì)量。
最早的證實(shí)
1969年P(guān)ound-Rebka實(shí)驗(yàn)展示了譜線重力紅移的存在。此由哈佛大學(xué)萊曼物理實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家所記載。
應(yīng)用
由于如地球等行星質(zhì)量并不算大，以致于重力紅移現(xiàn)象不顯著，故近地通訊并沒(méi)有針對(duì)重力紅移的修正需求，但是如全球定位系統(tǒng)(GPS)等較精準(zhǔn)的設(shè)施則需考慮重力紅移，方可準(zhǔn)確運(yùn)作。
重力紅移的主要應(yīng)用是在天文學(xué)研究上，透過(guò)一些特定原子光譜的紅移，可以估計(jì)星球質(zhì)量。
精確解
較常用到的重力紅移精確解是針對(duì)非轉(zhuǎn)動(dòng)、不帶電、球?qū)ΨQ的質(zhì)量。方程式的形式是：
z=\frac{\sqrt{1-\left(\frac{rc^2}\right)}}-1，
其中
G\,是重力常數(shù)，
M\,是產(chǎn)生重力場(chǎng)之物體的質(zhì)量，
r\,是觀測(cè)者的徑向坐標(biāo)(類比于牛頓力學(xué)中從物體中心算起的距離，但事實(shí)上是卡爾·史瓦西坐標(biāo))，
c\,是真空中光速。
參考資料 >