重力赤方偏移計算ツール

この計算ツールについて

この計算ツールは、一般相対性理論のシュヴァルツシルト計量から、重力場がそれほど極端でない場合（ブラックホールの事象の地平面から遠い場合）について導かれる重力赤方偏移の弱場近似、z ≈ G·M/(r·c²) を使います。重力の井戸から這い上がる光がエネルギーを失い、より長い（より赤い）波長へずれる様子を表します。遠方の観測者が測る光子の振動数は、重力の井戸のどれだけ深いところで放出されたかによって決まるからです。

天体物理学者は、効果が測定できる白色矮星や中性子星からの光の赤方偏移を予測するために、この式を使います。GPS衛星に施される、小さいながら重要な時計の補正も、同じ物理に基づいています。衛星搭載の時計は、地球の重力場のより高い位置にあるため地上の時計より速く進み、この効果は軌道速度による遅れによって一部しか相殺されません。一般相対性理論を学ぶ物理の学生は、完全なシュヴァルツシルトの式に取り組む前の取っつきやすい入口としてこれを使います。