文／陳文屏（中央大學天文研究所所長）

有個同學下課後跟我分享，他的中學物理就是從「都卜勒效應」章節後節節敗退，希望能夠完全搞懂那是什麼。「都卜勒效應」這個物理現象常見於生活中：想像你的朋友在湖的另一邊，每秒鐘輕拍水面一次（在科學上，我們稱這樣為1赫茲），我們這邊就收到一秒鐘出現一個漣漪。要是那人現在如哈利波特般飄浮在空中向我們而來（不要問我為什麼），但仍持續拍打水面，這樣後來發出的訊號走的距離愈來愈短，逐漸趕上了之前的漣漪，我們一秒鐘內就不止收到一個訊號（快於1赫茲），也就是頻率變快了。而要是波源離我們遠去，那麼接收到的頻率則會變慢。這就是「都卜勒效應」。

接近變藍 遠離變紅



「喔～咿～喔～咿～」迎面而來的救護車所發出的警笛聲變細變高了，直到呼嘯而過；而離我們遠去時，音調又變得比平常還低沉。其他的應用像是警察測車速，或是測量投手球速，則以雷達（音波）或是光達（光波）發出特定頻率的訊號，然後跟反射回來的相比，就可以利用都卜勒效應估計物體的運動快慢。以超音波為波源，則可依此原理建構影像，檢查血液流動或心臟跳動的情形。

星系由恆星組成，兩顆星互繞時，當其中一顆離我們而去時，另一顆朝向我們而來，這時即使從望遠鏡中看不出雙星中個別星球，也能利用都卜勒效應測量它們的運動。當星球朝著我們而來，所有譜線頻率增加，也就是波長變短，移向藍光；當某星系離我們而去，所有光線會從原來所在的波長向長波移動（紅移現象）。要是天體向著我們而來，光譜線就會藍移。依此原理便能估計天體沿著視線方向的運動快慢。但要是雙星的軌道面完全正向我們，這時候沿著我們視線，星球運動只有上、下、左、右，而不再有遠、近的運動，就測量不到都卜勒效應了。

當觀測者與波源彼此遠離或接近，接收到的訊號頻率會改變，這就是都卜勒效應。若觀測者朝向波源運動，看到訊號就會變快，也就頻率增加而波長變短，稱為「藍移」。相反的，要是觀測者與波源彼此遠離，訊號的頻率降低而波長變長，稱為「紅移」。相對速度愈大，波長藍移或紅移的程度也愈大。

本文摘自《星空50講：帶你探索宇宙》聯經出版