Helium werd ontdekt in de zon voordat het op aarde werd gevonden.
Dat vreemde feit begint met de totale zonsverduistering van 18 augustus 1868. Tijdens de zonsverduistering observeerde de Franse astronoom Pierre Janssen de buitenste atmosfeer van de zon met een spectroscoop, een instrument dat licht in de samenstellende kleuren verspreidt.
De zonsverduistering maakte de waarneming mogelijk. Omdat het heldere gezicht van de zon werd geblokkeerd door de maan, werden de protuberansen en de chromosfeer van de zon gemakkelijker te bestuderen. Janssen zag een felgele spectraallijn die niet overeenkwam met de bekende natriumlijnen.
Die lijn wees op iets nieuws.
Spectroscopie heeft de eclipswetenschap veranderd
VĂ³Ă³r spectroscopie konden eclipswaarnemers de vorm, kleur en helderheid van de corona en protuberansen beschrijven. Spectroscopie voegde een nieuwe vraag toe: waar is de zon van gemaakt?
Elk chemisch element laat een patroon achter in het licht. Deze patronen werken als vingerafdrukken. Door het licht van de zon te vergelijken met licht van bekende materialen in het laboratorium, konden astronomen elementen op afstand identificeren.
Tijdens de zonsverduistering van 1868 in India gebruikte Janssen deze methode op zonneprotuberansen. Hij zag een gele lijn nabij het natriumdeel van het spectrum, maar niet precies waar natrium zou moeten zijn.
Dat verschil was klein qua golflengte, maar enorm qua betekenis.
Janssen, Lockyer en een nieuw element
Janssen werkte na de zonsverduistering verder en vond een manier om dezelfde zonnelijn buiten de totaliteit waar te nemen door de relevante golflengte te isoleren.
In Engeland observeerde Norman Lockyer later in 1868 onafhankelijk dezelfde gele lijn. Lockyer voerde aan dat deze afkomstig was van een element dat nog niet bekend was op aarde. Hij en scheikundige Edward Frankland stelden de naam helium voor, van Helios, de Griekse naam geassocieerd met de zon.
Dat was een gewaagd idee. Wetenschappers waren gewend elementen in aardse mineralen, gassen en verbindingen te ontdekken. Helium keerde de gebruikelijke volgorde om: eerst gezien in zonlicht, later geĂ¯soleerd op aarde.
Terrestrisch helium werd pas in 1895 geĂ¯soleerd, toen William Ramsay het in een uraniummineraal vond.
Waarom een eclips hielp
Het heldere oppervlak van de zon overstemt normaal gesproken het zwakke licht van protuberansen en de chromosfeer. Totality verwijdert die schittering voor een paar minuten.
Dat korte interval is voldoende om verborgen lagen van de zon te onthullen. Het is hetzelfde basisprincipe achter eclipswaarnemingen van de corona: blokkeer de fotosfeer en vage structuren worden zichtbaar.
De eclips van 1868 kwam op het juiste moment in de wetenschappelijke geschiedenis. Spectroscopen waren krachtig genoeg geworden om gekleurd licht in chemisch bewijsmateriaal om te zetten. Eclipse-expedities gaven astronomen een tijdelijk natuurlijk laboratorium.
Wat helium veranderde
Helium is nu bekend: ballonnen, cryogene technieken, MRI-machines, lekdetectie, diepzee-ademhalingsmengsels en zonnefysica hebben er allemaal op verschillende manieren mee te maken. Maar de ontdekking ervan herinnerde ons eraan dat het universum chemie buiten de aarde kan onthullen.
De zon was niet langer slechts een heldere schijf of een klok aan de hemel. Het was een fysiek object met gassen, temperaturen, bewegingen en elementen die op miljoenen kilometers afstand konden worden bestudeerd.
Die verschuiving heeft bijgedragen aan het ontstaan ​​van de moderne astrofysica.
Een korte eclips, een lange erfenis
De totaliteit in 1868 duurde slechts enkele minuten, maar de waarnemingen veranderden het periodiek systeem.
Het verhaal laat ook zien waarom eclipsen meer zijn dan een visuele bril. Het zijn zeldzame observatieomstandigheden. Wanneer de maan de zon bedekt, wordt het verborgene meetbaar: de corona, protuberansen, schaduwranden en in dit geval een nieuw element.
De volgende keer dat u een afbeelding van een totale zonsverduistering ziet met roze protuberansen rond de rand van de Maan, bedenk dan dat diezelfde zonnekenmerken hielpen bij het onthullen van helium.
Bronnen en gerelateerde handleidingen
- De geschiedenisnotitie van Purdue Chemistry over helium voor het eerst waargenomen tijdens de zonsverduistering van 1868 vat Janssen, Lockyer en de latere isolatie van helium op aarde samen.
- De [geschiedenis van de heliumontdekking] van het Science History Institute (https://www.sciencehistory.org/stories/magazine/the-high-flying-death-defying-discovery-of-helium/) legt de eclipswaarnemingen van Janssen en het onafhankelijke werk van Lockyer uit.
- Britannica's Joseph Norman Lockyer artikel voegt biografische context toe voor Lockyers zonnespectroscopie.
- Gerelateerde SolarWatch-gidsen: de zonnecorona, eclipscontacttijden, hoe eclipsvoorspellingen werken en zonsverduisteringsveiligheid.
Bekijk het in SolarWatch
SolarWatch helpt u bij het plannen van het exacte observatievenster wanneer de totaliteit de verborgen atmosfeer van de zon onthult. Gebruik lokale contacttijden om te begrijpen wanneer de heldere fotosfeer bedekt is en wanneer de filters weer ingeschakeld moeten worden.