Это скорость, с которой тело приближается к наблюдателю или удаляется от него. Эту скорость можно представить как проекцию вектора полной скорости тела относительно наблюдателя на луч зрения, т. е. на прямую линию, соединяющую его с наблюдателем. Если объект движется перпендикулярно лучу зрения, его лучевая скорость равна нулю, а если вдоль луча зрения — она равна полной скорости объекта.
Лучевую скорость небесных тел определяют по
их спектру, с помощью эффекта Доплера. Он заключается в том, что длина
волны (или частота) распространяющихся колебаний (звуковых, световых или
любых других) меняется при перемещении источника колебаний и наблюдателя
относительно друг друга. Когда наблюдатель движется навстречу
распространяющимся волнам, он воспринимает большее число колебаний за
единицу времени, чем неподвижный наблюдатель. Частота колебаний для него
возрастает, а длина волны, соответственно, уменьшается. Если же волны
догоняют наблюдателя, то он фиксирует уменьшение частоты и увеличение
длины волны. Изменение длин волн световых колебаний приводит к тому, что
все спектральные линии в спектре источника смещаются в сторону длинных
волн, если лучевая скорость его направлена от наблюдателя (красное
смещение), и в сторону коротких волн, если направление лучевой скорости —
к наблюдателю
(фиолетовое смещение). Если скорость источника мала по сравнению со
скоростью света (300000 км/с), то смещение линии и лучевая скорость
связаны простым соотношением: лучевая скорость равна скорости света,
умноженной на изменение длины волны любой спектральной линии и деленной на
длину волны этой же линии в неподвижном источнике. Так определяют лучевую
скорость небесных тел.
Такое определение пригодно для любых длин волн — и в
оптическом, и в радио-, и в рентгеновском диапазоне, но пользоваться им
можно только в том случае, если лучевая скорость значительно меньше
скорости света. Если эти скорости сравнимы, приходится использовать более
сложные формулы. Для планет
и большинства близких звезд лучевая скорость составляет единицы
или десятки километров в секунду, скорости самых быстрых звезд
Галактики не превышают 300 км/с.
Большинство галактик удаляется от нас: мы наблюдаем красное
смещение линий в их спектрах. Чем дальше галактика, тем, как правило,
больше ее лучевая скорость. Лучевая скорость самых далеких объектов —
квазаров — приближается к скорости света.
Измерения лучевых скоростей небесных тел — очень важный метод астрономических исследований. С его помощью, например, изучают движение звезд и оценивают их массы, исследуют характер движения вещества на Солнце, в газовых туманностях, определяют расстояние и массу далеких галактик.
