Miten energia voi säilyä, jos avaruudessa kiitävä alus näyttää toiselta puolen siniseltä ja toiselta punaiselta? Jotenkin hahmotan tuon sinisiirtymän tapauksen niin että valo "potkaisee" alusta saman verran kuin mitä sillä on energiaa katsottuna aluksen etupuolella paikallaan olevasta vinkkelistä. Mutta entäs se punasiirtymä? Tapahtuuko siinä jonkinlainen "negatiivinen" potkaisu? Vai tiheneekö fotonisuihku jollain tavalla samalla kun aallonpituus kasvaa? Näyttäisi siltä että energiaa häviää tuossa punasiirtymässä väkisinkin.
Doppler ja energian säilyminen
Anonyymi
31178
0Äänestä
Muut lukivat myös
Odottaa vastausta
Näihin keskusteluihin ei ole vielä vastattu. Ole ensimmäinen.
Vastaukset 31
Vanhimmat
Olet aivan oikeassa. Punasiirtymässä katoaa energiaa. Selitys on sen verran monimutkainen etten edes muista sitä, mutta tässä energian katoaminen on välttämätöntä teorialle. Ainoa rike energian säilymiselle mitä tiedän ja silti teorian mukaista.
Ei se energia mihinkään muutu, vain intensiteetti on lähettäjän ja vastaanottajan liikkeestä riippuva.
Kyllä muuttuu. Energiaa katoaa jonnekin mystisesti.
Korjaan itseäni sen verran että puhuin avaruuden laajenemisen punasiirtymästä eli en postauksen aiheesta.
Jos kappale säteilee fotoneita niin ei niihin fotoneihin kappaleen liike vaikuta millään tavalla.
Fotonien taajuuteen kappaleen liike vaikuttaa. Fotonien nopeuteen kappaleen liike ei vaikuta. Fotonien energia on suoraan verrannollinen niiden taajuuteen eli aallonpituuden käänteisarvoon.
Kun kappale säteilee fotonin niin liikemäärän säilymisen vuoksi fotoni potkaisee kappaletta taaksepäin. Fotonin sinisiirtymän tapauksessa kappale liikkuu fotonin kanssa samaan suuntaan joten takapotkussa fotoni saa hieman ylimääräistä energiaa. Punasiirtymän tapauksessa päinvastoin eli taaksepäin karkaava kappale vie fotonilta energiaa.
Puna- ja sinisiirtyneiden fotonien energiamuutos on siis peräisin sen kappaleen liike-energiasta, jonka pinnasta ne lähtevät liikkeelle.
Onko se noin ?
Liikemäärän muutos aiheuttaa saman nopeuden muutoksen riippumatta mihin suuntaan on liike.
Fotonien nopeus on vakio ja energia on, mitä on, havaitsijan kokema frekvenssi muuttuu kappaleiden välisen nopeuden mukaan (Doppler), mutta energia on suorassa suhteessa säteilijän taajuuteen, ei kohteesta havaitun taajuuteen.
Joten siis !
Eli Doppler-ilmiön aiheuttama havainnointivirhe ei sitten vaikuta mitenkään energian määrään.
Otetaan esimerkiksi Maata kiertävä satelliitti. Satelliitissa on radiolähetin ja ympärisäteilevä antenni.
Antennin säteilemillä fotoneilla on aivan sama taajuus jokaikisellä. Se, miltä taajuus maassa olevan havaitsijan vastaanottimessa näyttää, ei ole satelliitin vika eikä ominaisuus eikä lähetystaajuus muutu jokaista havaitsijaa varten erilaiseksi.
Energian intensiteetti (teho) taitaa nyt olla hakusessa, energian määrä ei muutu liikesuunnan muuttuessa.
Satelliitin antennin säteilemä energia ei riipu millään lailla siitä liikkuuko satelliitti vai ei.
Sinulla taitaa tosiaan olla energian käsite hakusessa.
Häh ?
Lukutaito vai ymmärrys hukassa ?
"energian määrä ei muutu liikesuunnan muuttuessa"
Mikä tuossa osoittaa jotain puutetta fysiikan ymmärryksestä.
Jospa kaataisit iselles vaan,
Huh, Huh !
Kaada itsellesi vaan jos et ymmärrä kirjoitettua tekstiä.
Ei se alus omassa koordinaatiossaan sinisiirry eikä punasiirry.
Energia on koordinaatistosta riippuva laskennallinen suure. Ajattelepa yksinkertaista Newtonin mekaniikan laskua. raketti kiitää maasta poispäin nopeudella V. Raketista ammutaan massa m1 eteenpäin (maasta poispäin) nopeudella v ja maahan päin toinen massa m2 = m1 = m nopeudella - v maata kohti. Raketin koordinaatistossa molemmilla massoillaon liike-energia 1/2 m v^2.
Maasta latsottuna massalla m1 on nopeus V v ja tuon massan liike-energia on 1/2 m (V v)^2. Ja massan m2 liike-energia on maan koordinaatistossa 1/2 m (V-v)^2.
Mutta ei tässä mitään ole mihinkään "lisääntynyt" tai "hävinnyt".
"Energia on koordinaatistosta riippuva laskennallinen suure. "
Ymmärsin että keskustelu käsitteli aihetta, vaikuttaako näennäinen liikkeestä johtuva säteilytaajuuden muutos myös säteilyn energiaan ?
Mahtoiko tuo Newtonin mekaniikan alkeisselvitys olla joku vitsi tai sisäpiirijuttu, noin kuutamolla kukaan tuskin muuten olisi.
Newton-esimerkki oli tarkoitettu karkeaksi analogiaksi, ohjaamaan kysyjän ajatusta oikeaan suuntaa.
Energia on tosiaan laskennallinen suure. jonka arvo riippuu käytetystä koordinaatistosta.
Raketin koordinaatistossa valo lähtee tietyn aallonpituuden a mukaisesti niin eteen- kuin taaksepäin.Mutta maapallolla oleva havaitsija kokee valon aallonpituuden lyhentyneen jos raketti kulkee kohti maapalloa ja lähettää a-pituista aaltoa. Vastaavasti aallonpituus on kasvanut jos raketti kulkee maasta pois päin ja lähettää maahan tuota samaa valoa. Jos valon frekvenssi raketin raamissa on f niin c = a*f ja E = h * f = hc/a.Koska maasta katsottuna f (tai a) muuttuu näissä kahdessa eri tilanteessa, muuttuu myös maapallolla olevan tarkkailija havaitsema energia.
Einsteinin EST:n peruskaavoja on E^2 - p^2 * c^2 = m^2 * c^4.Fotonin m = 0 joten
E= pc. Siis p = E/c = h f/c = h/a. Valon liikemäärä siis on myös eri suuruinen näissä eri tapauksissa. Raketista katsottuna a:lla (tai f:llä) on tietty arvo liikkui raketti sitten maata kohti tai siitä poispäin. Maasta katsottuna a:lla on eri arvot näissä tapauksissa ja nuo arvot myös poikkeavat raketissa havaittavissa olevasta arvosta a tuon Doppler-siirtymän takia.
Kaukaisten galaksien valo on vähän eri juttu. Punasiirtymä johtuu kolmesta tekijästä: Doppler-ilmiöstä (galaksin ominaisliike), gravitaatiosta (gravitaatiopunasiirtymä) ja avaruuden laajenemisesta. Näistä tuo viimeinen on selvästi vallitseva tekijä .
"Energia on koordinaatistosta riippuva laskennallinen suure. "
Luin joskus että energia ei sijaitse missään eikä mikään ole "tehty energiasta", pitääkö paikkansa?
Pitää paikkansa. Energia on laskennallinen suure.Energia ei ole mitään sellaista "sustanssia" kuten massa, sähkövaraus jne . Universumissa mikään ei "koostu" energiasta.
Kun meillä on tietty fysikaalinen systeemi, sen energia voidaan laskra tietyllä hetkellä t1 ja sitten toisella hetkellä t2 > t1. Jos tuo systeemi on suljettu systeemi niin E(t1) = E(t2) eli ne tuosta systeemistä lasketut energiat ovat samat, energia "säilyy".
Kun esim. ydinpommissa "vapautuu energiaa" niin ei ole olemassa mitään "puhdasta energiaa" joksi osa pommin massasta muuttuu, vaan syntyy hiukkasia ja säteilyä joiden massaenergia (E = m c^2) , kineettinen energia ja säteilyn energia yhteensä on sama kuin räjähdyksessä vapautunut massaenergiaa.,
Kun kaukaisesta punasiirtyvästä galaksista lähtevä valo joutuu kulkemaan venyvän avaruuden halki se vain punasiirtyy nopeuden pysyessä vakiona... mutta sitten kun avaruuden laajenemisen nopeus ylittää valonnopeuden (kuten kuulemma joskus tulevaisuudessa käy) niin hokkus pokkus, valo lakkaakin kokonaan kulkemasta. Yhdenlainen käyttäytyminen muuttuu yhdellä hetkellä toisenlaiseksi. Mitä ihmeen maagista siinä valonnopeudessa on niin että näin tapahtuu? Eikö punasiirtymän voisi olettaa pystyvän jatkumaan ikuisesti?
Kun oletetaan että avaruuden venyminen voisi vaikuttaa siihen pystyykö valo etenemään päädytään Akhilleus vs. kilpikonna -tyyppiseen tilanteeseen. Se valohan sijaitsee aina jossakin pisteessä, ei millään janalla. Näinollen avaruuden venyminen valon edessä tai takana ei vaikuta siihen pääseekö se etenemään.
Meille ei enää tule saapumaan valoa uusista kohteista, päin vastoin. Kaukaisemmat meille näkyvät kohteet häviävät vähitellen näkyvistä. Kohta meille näkyy ainoastaan Linnunradan, ja siihen mennessä Linnunrataan yhdistyneen Andromedan valo, sen paketin kasassa pitämiseen gravitaatiolla riittää voima. Muu maailmankaikkeus poistuu meistä nähden valoa nopeammin.
Eli valo ei voi kulkea metriä kulkematta ensin puolta metriä, sitä ennen 25 cm:ä, ja niin edelleen, josta seuraa että valo ei voi liikkua ollenkaan?
Todellisuudessa on olemassa pienin mahdollinen etäisyys, ja valo kulkee aina sen verran eteenpäin riippumatta siitä mitä ympärillä tapahtuu.
Eli siis joskus tulevaisuudessa meille saapuu kaukaisista paikoista valoa joka on sekä erittäin punasiirtynyttä että erittäin hidasta.
Avaruuden laajenemisesta aiheutuva punasiirtymä ei pysäytä valoa. Se valo vaan ei koskaan ehdi tulla perille asti kun sen ja meidän välille muodostuu lisää välimatkaa nopeammin kuin mitä valo ehtii kulkea. Kaukainen kohde punasiirtyy, himmenee ja lopulta lakkaa näkymästä kokonaan. Joku lähempänä kohdetta oleva voi edelleen kohteen nähdä siinä vaiheessa kun se meidän mielestämme jo lakkasi näkymästä. Joskin ongelmaksi tulee määrittää se, milloin kohdetta oikeasti katsotiin kun samanaikaisuutta ei voi yksikäsitteisesti määritellä kahdelle eri pisteissä tapahtuvalle tapahtumalle. Miljardin valovuoden päässä täältä voi tuo ajanhetken epäselvyys olla miljardi vuotta...
Mistä sitten johtuu että tällä hetkellä tuo valo pelkästään punasiirtyy eikä myös hidastu samalla kun sen eteen muodostuu uutta avaruutta? Miksi aina valonnopeuteen saakka valon nopeus pysyy samana ja sitten yht'äkkiä se jää laajenevan avaruuden jalkoihin?
Oletko koskaan kuullut suhteellisuusteoriasta?
Nyt ei puhuttu suhteellisuus-teorioista yhtään mitään, vaan ainoastaan kaukaisten galaksien säteilystä.
Eli jos avaruuden laajeneminen galaksin ja meidän välillä ylittää nopeuden c, valo ei koskaan pääse tänne asti. Mutta jos laajeneminen tapahtuu karvankaan alle tuon nopeuden c, valo saapuu meille nopeudella c. Miten tämä on mahdollista? Vastaukseksi ei kelpaa "koska suhteellisuusteoria"!
Ei kukaan tiedäkään millä nopeudella se valo sieltä tulee, koska yksisuuntaista valon nopeutta ei voi mitata ellei tiedetä tarkkoja etäisyyksiä ja liikesuuntia, ja niitä ei galaksien mittakaavassa tiedetä (Jupiterin kuiden pimennyksistä voi mitata valonnopeuden aurinkokunnassa koska niiden etäisyydet ja liikesuunnat tiedetään).
Jos maailmankaikkeuden laajeneminen kiihtyy niin voiko se saavuttaa valonnopeuden?
Mistä tulee energia maailmankaikkeuden laajenemiseen? Onko se kaikki jo ollut olemassa alun perin? Siis ihan varmasti.
Vastaus piilee aluksen liike-energiassa.