電磁波之運動規律和太陽及類星體異常紅移因素的探討

[文章摘要]:在近代物理中,電磁波(含可見光)作為人類觀察、測量、記錄、探索、認識客觀世界的最重要、最基本的方法和手段,是任何其它觀測方法和手續都不能替代的。但人們對電磁波的運動規律的認識上仍存在諸多問題,主要表現在不全面、不深刻、非客觀等方面。本文擬就電磁波的運動規律作些探討,以期促使人們對其有更全面、更準確的認識。同時,利用對太陽和類星體存在的異常紅移現象的根源進行分析,以檢驗本文所主張的電磁波運動規律的合理性和客觀性。

一、電磁波的產生與傳遞

1、電磁波的產生

無論分子、原子因熱運動,或原子中的電子因躍遷運動,甚至是原子核因聚變、裂變或衰變而產生電磁波,均是帶電體運動狀態和空間位置的改變所導致的。原子特徵譜線是由原子外層電子躍遷期間,原子核仍作固有諧振運動產生的。而電子躍遷產生的是連續光譜。

2、電磁波的傳遞

2.1、電磁波在真空中的傳遞:在真空中電磁波傳遞速度僅相對波源速度恆定。

2.2、電磁波在介質中的傳遞:電磁波在介質中的傳遞完全類似於聲波在介質中的傳遞。電磁波在均勻介質中的傳遞速度僅由介質的性質和狀態決定。

2.3、電磁波在介質界面處

:電磁波使介質成為新的光源而產生反射(散射)、折射(透射)和轉換(熱輻射)波。其速度仍由電磁波傳遞路徑上的介質性質決定。

二、太陽異常紅移原因分析

1、太陽的異常紅移

①日面中心的紅移(絕對值)為廣義相對論所預期的引力紅移 z的一半;

②紅移從日面中心到邊緣有變化,而且東邊緣紅移超出西邊緣紅移;

③譜線輪廓不對稱性從日面中心到邊緣的變化,特別是當到達邊緣時不對稱性消失;

④不同譜線的紅移量之間存在一定的差別;有一些譜線的紅移從日面中心到邊緣沒有變化,等於廣義相對論紅移。

2、太陽光紅移因素分析

太陽光主要由光球層產生,其紅移量主要由引力紅移、多普勒頻移和外部的色球層、日冕層和太陽風產生的康普頓效應、介質折射和轉換作用等多種因素綜合產生。即:

電磁波之運動規律和太陽及類星體異常紅移因素的探討

上式中:Z為日面紅移量;Z為引力紅移量;Z為多普勒頻移量;Z為康普頓紅移量;Z為介質紅移量。

電磁波之運動規律和太陽及類星體異常紅移因素的探討

3、日面中心的紅移(絕對值)為廣義相對論所預期的引力紅移 z的一半的原因

據有關資料顯示:日面中心處太陽光球層的徑向視速度大約為朝地球方向0.4Km/s;太陽色球徑向視速度應大於光球層,約為朝地球方向運動每秒數千米至數十千米級;太陽外部的日冕層的徑向視速度更高,大約為朝地球方向運動每秒200~800千米。因此,按照電磁波產生和傳遞機理,日面中心處光球層發出的特定頻率的光波在經過色球層、日冕層和太陽風再到達地球表面時,其多普勒效應Z和Z應均為紫移,即頻率升高;而Z和Z

為紅移。在四種作用的綜合作用下,則日面中心的紅移(絕對值)正好為廣義相對論所預期的引力紅移 z的一半是完全正常的

4、紅移從日面中心到邊緣有變化,而且東邊緣紅移超出西邊緣紅移的原因

由於太陽的自轉,從日面中心到東、西兩側邊緣,光球層東側應為遠離地球,而西側為朝地球運動,其產生的光波應為東側紅移西側藍移;同時,色球層和日冕層相對地球的視速度也存在一定差異,東側朝地球運動的視速度應小於西側。因此,東側的總紅移量Z值就大於西側是完全應該的。

4、譜線輪廓不對稱性從日面中心到邊緣逐漸變弱,當到達邊緣時不對稱性消失的原因

譜線輪廓的不對稱性是由光球層局部相對地球的視速度存在細微差異所致。光球層內的米粒狀結構是由局部對流所產生的,也就是米粒結構的中心和邊緣位置相對地球的視速度存在一定差異。由於這些差異的存在導致在地球上測量的多普勒頻移量存在細微差異而導致譜線輪廓變化。日面邊緣特別是兩極的自轉速度最小,東西兩邊緣部位一側為遠離地球,一側為朝地球運動,但在所測量的區域內的速度差異較小,由此出現譜線輪廓的對稱性優於日面中心部位。

5、不同譜線的紅移量之間存在一定的差別;有一些譜線的紅移從日面中心到邊緣沒有變化,等於廣義相對論紅移的原因

產生這一現象的原因有二:一是光球層不同區域的原子熱運動速度和頻率存在差異;二是色球層、日冕層和太陽風對不同頻率的光波的作用存在差異,就像光在玻璃中一樣,不同頻率的光波的折射角度存在差異。

以上對太陽光譜線的解釋同時說明了本文所持的電磁波的產生和運動規律之觀點是符合客觀實際的。也就是說:太陽光譜線的複雜性正好證明了電磁波的產生和運動是由產生電磁波和傳遞電磁波的物質,特別是原子核的運動狀態所決定的

三、類星體異常紅移的原因

1、類星體的異常紅移

①類星體光譜中有許多強而寬的發射線。

②類星體光譜吸收線很銳。

③類星體的發射線都有很大紅移、吸收線的紅移一般小於發射線。

④類星體有多組紅移量不同的吸收線。如類星體PHL 957的發射線紅移為2.69,吸收線紅移有五組:2.67、2.55、2.54、2.31、2.23。

2、類星體光譜發射線寬的原因:非因態發光體中的原子熱運動速度存在較大差異,或類星體是由數量較多的、相對地球視運動速度不同的天體構成的,則不同部位的群速度存在一定差異時,在同時觀測該發光體(群)時,其發射的同頻率光波將呈現出一定的頻率變化(紅移量存在細微變化),由此導致光譜發射線的寬度較大。

3、類星體光譜吸收線很銳的原因:類星體的光波通過較緻密且均質的介質時,因其溫度相對類星體低得多,介質內部原子間的相對運動速度差異也會較小。因此,被其吸收的光波的頻率基本一致,所以光譜吸收線寬度很小。

4、類星體的發射線都有很大紅移、吸收線的紅移一般小於發射線的原因

:發射線是未經星際物質改造過的或改造程度小的星光所產生的;吸收線是經過星際物質改造過的星光所產生的。當星際物質相對地球的視速度小於類星體時,其吸收線的紅移量自然低於發射線。

5、類星體光譜吸收線多重紅移的原因:當類星體的光波在前往地球的途中經過了相對地球視速度不同的多塊氣體介質後,每一塊氣體介質吸收了不同波長的電磁波後,在譜圖上就會出現多重紅移現象了。

綜上所述,類星體應該是由超高溫氣體類天體構成的,其周圍存在較緻密但溫度相對較低的、相對地球視速度不同的氣體區域,由於這些緻密氣體物質的存在導致類星體的電磁波發射線紅移量特別大,且又出現多重吸收線的現象

四、結論

從以上對電磁波的產生和傳遞規律的深入探討後,總結了電磁波無論是產生還是經介質傳遞的過程均是由物質構成的基本要素——分子、原子、電子和原子核等運動狀態突變時所導致的。因此,從根本上認識電磁波的產生和運動規律是研究各類電磁現象的基礎。

1、電磁波是由分子和原子的熱運動、電子的躍遷運動和原子核是核聚變、裂變或衰變等作用而產生的。而光譜線主要由圍繞原子核運動的電子在作躍遷類突變時產生的;

2、電磁波在真空中的傳遞是相對於波源(確切地講是波源中的原子或原子核)的運動速度恆定;

3、電磁波在介質中的傳遞是相對於介質(均質)的運動速度恆定;

4、電磁波與介質間的作用存在三種可能性:反射、折射、轉換。一般介質三種作用同時存在,只是不同材質三者強度比例不同而已。如:鏡面以反射為主,折射和轉換較弱;玻璃類透光材料以折射為主,反射和轉換為輔;類黑體類材料以轉換為主,反射和折射較弱。

5、由電磁波與介質的相互作用可知:電磁波不可能是帶粒子性的。因為,我們不能說一個光子打到某一介質上生成了一個反射、一個折射、一個轉換三個(甚至無數個)次級光子,而波的話就可以分成無數個次級波。


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