Нередко различные области науки или даже разные науки оказываются между собой причудливо переплетены, и открытие сделанное в одной из них совершенно неожиданно помогает объяснить непонятный эффект в другой.
Австрийский физик Кристиан Доплер был несомненно человеком наблюдательным, но и до него множество людей смотрели на волны на поверхности воды. Однако только этот ученый обратил внимание на то как меняется частота волн в зависимости от приближения или удаления их источника относительно наблюдателя.
Особенно ярко можно заметить эффект Доплера, если стоять возле железнодорожного полотна в момент проезда мимо поезда. Как только состав проносится мимо наблюдателя, звук им издаваемый становится ниже. То же самое можно сказать и относительно движущегося автомобиля.
Обнаруженный Доплером эффект оказался справедлив и для электромагнитных волн, частным случаем которых является видимый свет. Как известно из курса школьной физики, с помощью призмы (или взвеси жидкости) белый луч можно разложить на составляющие цвета — получится радужная полоска от фиолетового до красного (или всем нравящаяся радуга).
Различные звезды, в том числе и наше Солнце, испускают свет непрерывного спектра от фиолетового до красного. Но в их атмосферах присутствуют разные элементы, которые поглощают некоторые волны строго определенной длины (частоты), что при разложении света в спектр видится черной полоской. Поскольку различных элементов в атмосферах звезд обычно не так и мало, то и полосок (линий поглощения) на спектре оказывается соответствующее количество, причем каждая полоска в строго регламентированном месте.
Но картина меняется, если источник света движется относительно наблюдателя. Еще в 1848 году известный французский физик Арман Физо указал, что эффект Доплера имеет место и для видимого света, а также сделал расчет для Венеры. Француз указал, что при удалении источника света от наблюдателя, спектральные полоски (сохраняя свой порядок) дружно смещаются к красной части спектра, а если источник света движется навстречу наблюдателю, то происходит такое же смещение к фиолетовому краю.
Однако только в 1868 году указанное красное смещение было обнаружено в спектральных полосках звезд, ранее это не удавалось из-за несовершенства астрономического оборудования. В 1912 году американцы на горе Вильсон установили большой телескоп, с помощью которого началось масштабное изучение смещения спектральных полосок в спектре не только звезд, но и галактик.
Буквально за 2 года удалось установить, что у большинства галактик спектральная полоска смещена в красную сторону, то есть почти все галактики от нас удаляются. Правда та же Туманность Андромеды к нашей галактике приближается, но это, скорее, исключение.
В 1929 году Эдвин Хаббл сообщил миру об открытии связи между расстоянием до галактики и величиной красного смещения. По современным измерениям, лучевая скорость галактик увеличивается примерно на 75,5 км/сек на каждый мегапарсек.
Таким образом, галактики ускоренно разбегаются, а Вселенная постоянно расширяется. На данный момент красное смещение считается одним из главных доказательств теории Большого взрыва.