На Коледа децата по цял свят очакват подаръци от Дядо Коледа, който според народните поверия ги доставя с шейна, теглена от елени. Предстои му много трудна задача – само за една нощ да стигне навреме за всички, за да могат на сутринта и малки, и големи да намерят подарък под елхата или в чорап на камината. Това просто включва космическа скорост на движение, в резултат на което обектът променя цвета си.
Това се дължи на нещо, наречено ефект на Доплер, начинът, по който скоростта влияе на дължината на вълните като звук или светлина, и е описано от радиоастронома Лаура Драйсен от Института по астрономия в Сидни към университета в Сидни.
Когато светлината променя цвета си поради скорост, явлението се нарича червено изместване или синьо изместване, в зависимост от посоката, каза тя.
„Ако можем да уловим цвета на известния червен нос на Рудолф с един от нашите телескопи, бихме могли да използваме ефекта на Доплер, за да измерим скоростта на Дядо Коледа“, каза тя. Ученият актуализира метод, предложен през 1998 г., за да изчисли колко бързо еленът Рудолф и Дядо Коледа трябва да пътуват, за да доставят всички подаръци, от които се нуждаят.
Според изчисленията на Драйсен в света има около два милиарда деца под 14 години.
„Около 93% от страните празнуват Коледа под една или друга форма, така че нека приемем, че 93% от всички деца го правят. Знаем, че Дядо Коледа доставя подаръци само на онези, които наистина вярват. Ако приемем, че процентът на вярващите във всички възрастови групи е еднакъв, тъй като в Съединените щати ще останем с около 690 милиона деца на семейство по света, той трябва да посети около 300 милиона семейства, разпределяйки тези семейства равномерно в 69 милиони квадратни километра обитаема земна площ на Земята (включително океани, пустини, Антарктида и планини), Дядо Коледа ще трябва да измине 144 милиона километра на Бъдни вечер, което е почти разстоянието от Земята до Слънцето“, обясни Лора.
Тя подчерта, че Дядо Коледа има часови зони, а между връчването на първия и последния подарък има 35 часа.
„Да кажем, че Дядо Коледа прекарва половината от времето си, влизайки и излизайки от всяка къща, което му дава общо 17,5 часа или 0,2 милисекунди на къща. Той използва останалите 17,5 часа, движейки се между къщите“, отбелязва радиоастрономът.
Драйсен изрази хипотеза, според която той ще трябва да пътува със скорост от 8,2 милиона километра в час, или 0,8% от скоростта на светлината, за да достави всички подаръци.
За да се доближи до скоростта на Дядо Коледа, Драйсен използва носа на елена Рудолф. Стандартна камера за скорост няма да свърши работа, но учените на Земята имат телескопи, които могат да измерват цвета на нещо с помощта на спектроскопия.
"Основният северен елен на Дядо Коледа, Рудолф, има известния рубиненочервен нос. Ако можехме да наблюдаваме Дядо Коледа през телескопи, бихме могли да използваме цвета на носа на Рудолф, за да измерим скоростта му, използвайки ефекта на Доплер, който описва как скоростта влияе на дължината на вълната. Това е, защото носът на Рудолф нямаше да изглежда толкова червен, ако караше с висока скорост“, обясни ученият.
Когато обяснява ефекта на Доплер, Лора дава пример с линейка. Когато минава покрай човек на улицата, звукът й става по-висок, когато се приближава, и по-слаб, когато се отдалечава. Това се случва, защото докато линейката се приближава, звуковите вълни се компресират в по-къса дължина на вълната, а по-късата дължина на вълната означава по-висок тон.
„Същото се случва и със светлината. Ако източник на светлина се отдалечи от вас, дължината на вълната се разтяга и става по-червена, или „изместена в червено“. Ако източник на светлина се движи към вас, дължината на вълната се компресира и светлината става по-синя, или „изместена в "синята страна", подчерта тя.
Червената светлина има дължина на вълната от 694,3 нанометра, когато е "в покой", което означава, че не се движи.
„Това ще бъде измерението на неподвижен Рудолф. Да кажем, че Дядо Коледа предпочита да достави подаръците бързо, за да може да се отпусне с мляко и бисквити в края на нощта. Той кара елените си да тичат много по-бързо, отколкото си мислех, с 10% скоростта на светлината или 107 милиона километра в час, при тази скорост носът на Рудолф ще бъде изместен в ярко оранжево (624 нанометра), докато той лети към вашата къща”, казва Лора.
Докато се отдалечава, ще се измести в червено до много тъмночервено (763 нанометра). Най-тъмният червен цвят, който човешките очи могат да видят, е около 780 нанометра. При тези скорости носът на Рудолф ще бъде почти черен.
