II - тарау. Гравитациялық қызыл ығысу. Эквиваленттілік принципінің паайдалылығы – біртекті тартылыс өрісінің себебінен болатын эффектілерді түсіндіруге мүмкінді береді. Бұл кезде ешқандай тартылыс теориясын қолданбауға болады. Тартылыс теориясы өрісінің біртекті еместігінен түсіндіру үшін қажет. Себебі, тартылыс өрісінің әсері инерциал өрісінің әсерімен бірдей болады.
Эквиваленттік принципт іқолданып есептеудің айқын мысалы ретінде тартылыс өрісінде таралатын жарықтың толқын ұзындығын есептеу болып табылады.
Айталық, жарық лабораториялық кабинеттің төбесінен төмен қарай таралсын. Лабораториялық бөлменің биіктігі бірнеше метр болғандықтан, тартылыс күші төбесінде еденге қарағанда аз болады. Практикалық тұрғыдан біз біртекті өрісте жұмыс істейміз. Бұл бізге тартылыс өрісін ескермей, лаборатория жарықты шығарған моментте үдеумен қозғалады деп санаймыз. Эквиваленттік принцип бойынша бұл лабораторияда болатын құбылысқа ешқандай әсер етпейді. Егер лаборатория биіктігі h болса, онда жарықтың осы қашықтыққа кеткен уақыты h/c шын уақыттан кішкене аз болады. Себебі, лабораторияның өзі үдемелі қозғалады. Сондықтан жарық h- тан кіші жол жүреді. Дәл есептеуге мақсат қоймасақ, бұл эффектіні ескермейміз. Бірақ, жарықтың таралу жолында лабораторияның едені вертикаль бағытта белгілі-бір жылдамдық алатынын ескермеуге болмайды.
Сондықтан, еденге орнатылған прибор арқылы жарықтың жылдамдығын өлшегенде ол шамасы жарықтың көзінен шыққан толқын ұзындығынан өзгеше болады. Бұл құбылыс Доплер эффектісі деп аталады.
Бұл эффектінің шамасы қандай? Егер еденге жеткен жарық жылдамдығы , оенда толқын өзгерісі мына қатынастан табылады.
Мұнда Доплер эффектісінің екінші ретті мүшесі ескерілмеген. «-» таңбасының қойылу себебі, қабылдағыш жарық көзіне қарсы қозғалғандықтан, толқын ұзындығы азаяды (күлгін ығысу). Еден жылдамдығы t уақыт ішінде үдемелі қозғалады. Сондықтан бірқалыпты үдемелі қозғалысқа сәйкес
Бұл есепте Доплер күлгін ығысу және оның шамасы -қа тең. Тартылыс теориясы тұрғысынан тартылыс өрісінің потенциалдық айырмасы, яғни жарық көзімен қабылдағыштың потенциал айырмасы. Егер осы айырманы деп белгілесек, онда тартылыс потенциалдар айырмасын болатын аралықты жарық өткенде оның толқын ұзындығы шамасына өзгереді. Бұл эффектіні әдетте Эйнштейндік немесе гравитациялық қызыл ығысу деп аталып кетті. Қызыл деп атау себебі, бірінші жүргізілген тәжірибеде, жарық Күннен шығатын немесе ақ карликтер деп аталып шығатын жұлдыздарда қолданылады. Бұл тәжірибеде жарық негізінен тартылыс күшіне қарсы бағытта таралады және жарқытың толқын ұзындығы артады., яғни қызыл ығысу болады.
