摘要：但您知道高速移动物体发出的光会改变颜色吗？这种现象被称为多普勒效应，与速度如何影响波（无论是声波还是光波）的长度有关。

当数十亿儿童热切等待他们的礼物时，圣诞老人和他的驯鹿很可能正以最快的速度竞相在一晚内将所有礼物送达。

但您知道高速移动物体发出的光会改变颜色吗？这种现象被称为多普勒效应，与速度如何影响波（无论是声波还是光波）的长度有关。

当光因速度而改变颜色时，我们将其称为红移或蓝移，具体取决于传播方向。如果我们可以通过一台望远镜看到鲁道夫著名的鼻子的颜色，我们就可以利用多普勒效应来测量圣诞老人的速度。

以下是它的工作原理，以及为什么这种效应也是天文学的一个重要工具。

圣诞老人和他的驯鹿需要走多远？

利用你的雪橇享受一些有趣的圣诞数学乐趣！有人改进了 1998 年提出的一种方法，用于计算鲁道夫和圣诞老人必须以多快的速度运送他们需要的所有礼物。

全球约有20亿14岁以下儿童。由于大约 93% 的国家以这种或那种方式庆祝圣诞节，我们可以假设 93% 的儿童也庆祝这个美好的节日。

众所周知，圣诞老人只会给那些真诚相信他的人带来礼物。如果我们假设不同年龄段儿童中信徒的比例与美国相同，那么我们大约有 6.9 亿儿童正在等待礼物。

平均每个家庭有 2.3 个孩子，圣诞老人将拜访大约 3 亿个家庭。如果这些家庭均匀分布在地球上 6900 万平方公里的可居住土地（包括海洋、沙漠、南极洲和山脉）上，他们在平安夜将行驶 1.44 亿公里。这几乎与地球到太阳的距离相同！

幸运的是，圣诞老人有时差：第一份礼物和最后一份礼物的送达间隔了 35 个小时。我们假设他花了一半的时间进出每所房子。总共，他需要 17.5 小时，即每个房子 0.2 毫秒。剩下的 17.5 个小时他都在房子之间走动。

我的假设是，他需要以每小时 820 万公里，即光速的 0.8% 的速度行驶，才能送出所有礼物。

假设我们开始测量圣诞老人的速度，看看它是否符合我们的假设。

普通相机无法捕捉如此快速的运动，但我们星球上有望远镜可以利用光谱学来确定物体的颜色。

圣诞老人以其红宝石鼻子而闻名。如果我们可以通过望远镜观察圣诞老人，我们就可以利用鲁道夫鼻子的颜色来测量他的速度，利用多普勒效应，这种现象描述了速度如何影响波长。如果鲁道夫移动速度很快的话，他的鼻子就不会这么亮了。

什么是多普勒效应？救护车的声音就是一个很好的例子。当一辆汽车在街上经过你时，声音随着接近而变高，随着远离而变低。发生这种情况是因为当救护车接近时，声波被压缩为较短的长度，而较短的长度对应于较高的音调。

多普勒效应是波源相对于观察者移动时波频率的变化。

光也会发生同样的情况。当光源远离我们时，其波长会增加，光线会变得更红，或“红移”。相反，当光源靠近时，其波长会减小，光线会变得更蓝，即“蓝移”。

红色驯鹿鲁道夫

不移动时红光的波长为694.3纳米。这个维度指的是一动不动的鲁道夫。

想象一下，圣诞老人想要快速送出礼物，这样他就可以在深夜享用牛奶和饼干。他让他的驯鹿以光速的 10%，即每小时 1.07 亿公里的速度奔跑。

以这个速度，当鲁道夫飞向你的房子时，他的鼻子应该变成亮橙色（624 纳米）。当它被移除时，颜色应变为深红色（763 纳米）。人眼能看到的最深红色约为780纳米。在这样的速度下，鲁道夫的鼻子几乎会变成黑色。

鲁道夫处于红移状态，鲁道夫处于静止状态，鲁道夫处于蓝移状态。

蓝色和红色是鲁道夫以 10% 光速移动时计算的。棕色是一种很难选择的颜色，因为它是不饱和的橙色。因此，鲁道夫的皮毛和鹿角的蓝色和红色是近似的。当鲁道夫的鼻子以这样的速度移动时，它会变成深红色，看起来几乎是黑色的。

天文学家利用多普勒效应来研究太空中物体的运动。这种效应使我们能够确定一颗恒星是否绕着另一颗恒星运行，从而创建了所谓的双星系统。

然而，有些事情是科学无法解释的，比如圣诞老人的魔法。但如果天文学家能够用望远镜捕捉到鲁道夫，他们一定会与全世界分享这一惊人的发现。

本文参考：Китайский специалист

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来源：科海鱼