Гелий был обнаружен на Солнце раньше, чем на Земле.
Этот странный факт начался с полного солнечного затмения 18 августа 1868 года. Во время затмения французский астроном Пьер Жанссен наблюдал за внешней атмосферой Солнца с помощью спектроскопа — инструмента, который распределяет свет на составляющие его цвета.
Затмение сделало наблюдение возможным. Поскольку яркая грань Солнца была закрыта Луной, протуберанцы и хромосферу Солнца стало легче изучать. Янссен увидел ярко-желтую спектральную линию, не совпадающую с привычными линиями натрия.
Эта линия указывала на что-то новое.
Спектроскопия изменила науку о затмениях
До появления спектроскопии наблюдатели затмений могли описывать форму, цвет и яркость короны и протуберанцев. Спектроскопия добавила новый вопрос: из чего состоит Солнце?
Каждый химический элемент оставляет световой узор. Эти узоры действуют как отпечатки пальцев. Сравнивая свет Солнца со светом известных материалов в лаборатории, астрономы смогли идентифицировать элементы на расстоянии.
Во время затмения 1868 года в Индии Янссен применил этот метод к солнечным протуберанцам. Он заметил желтую линию возле части спектра натрия, но не совсем там, где должен быть натрий.
Эта разница была небольшой по длине волны, но огромной по смыслу.
Янссен, Локьер и новый элемент
Янссен продолжил работу после затмения и нашел способ наблюдать ту же самую солнечную линию за пределами ее целостности, выделив соответствующую длину волны.
Позже, в 1868 году, в Англии Норман Локьер независимо наблюдал ту же желтую линию. Локьер утверждал, что она произошла от элемента, еще не известного на Земле. Он и химик Эдвард Франкленд предложили название гелий, от Гелиос, греческого названия, связанного с Солнцем.
Это была смелая идея. Ученые привыкли открывать элементы в земных минералах, газах и соединениях. Гелий перевернул обычный порядок: сначала был обнаружен в солнечном свете, затем изолирован на Земле.
Земной гелий не был выделен до 1895, когда Уильям Рамзи нашел его в урановом минерале.
Почему затмение помогло
Яркая поверхность Солнца обычно заглушает слабый свет протуберанцев и хромосферы. Totality убирает этот яркий свет на несколько минут.
Этого короткого интервала достаточно, чтобы выявить скрытые слои Солнца. Это тот же основной принцип, который лежит в основе наблюдений затмения короны: заблокируйте фотосферу, и слабые структуры станут видимыми.
Затмение 1868 года произошло в нужный момент в истории науки. Спектроскопы стали достаточно мощными, чтобы превращать цветной свет в химические доказательства. Экспедиции по затмению предоставили астрономам временную естественную лабораторию.
Что изменил гелий
Гелий теперь всем знаком: воздушные шары, криогеника, аппараты МРТ, обнаружение утечек, глубоководные дыхательные смеси и физика Солнца — все они по-разному связаны с ним. Но его открытие стало напоминанием о том, что Вселенная может раскрыть химию за пределами Земли.
Солнце больше не было просто ярким диском или часами на небе. Это был физический объект с газами, температурами, движениями и элементами, которые можно было изучать на расстоянии миллионов километров.
Этот сдвиг помог создать современную астрофизику.
Короткое затмение, долгое наследие
Полнота в 1868 году длилась всего несколько минут, но наблюдения изменили таблицу Менделеева.
Эта история также показывает, почему затмения — это больше, чем просто визуальное зрелище. Это редкие условия наблюдения. Когда Луна закрывает Солнце, скрытое становится измеримым: корона, протуберанцы, края тени и, в данном случае, новый элемент.
В следующий раз, когда вы увидите изображение полного затмения с розовыми протуберанцами по краю Луны, помните, что те же самые солнечные особенности помогли обнаружить гелий.
Источники и соответствующие руководства
- В исторической заметке Purdue Chemistry о гелии, впервые наблюдавшемся во время затмения 1868 года резюмируются Янссен, Локьер и более поздняя изоляция гелия на Земле.
- В истории открытия гелия Института истории науки объясняются наблюдения Янссена затмения и независимая работа Локьера.
- Запись Британники Джозефа Нормана Локьера добавляет биографический контекст солнечной спектроскопии Локьера.
- Сопутствующие руководства SolarWatch: солнечная корона, время контакта с затмением, как работают прогнозы затмений и безопасность солнечного затмения.
Посмотрите это в SolarWatch
SolarWatch помогает вам спланировать точное окно наблюдения, когда вся совокупность обнажит скрытую атмосферу Солнца. Используйте местное время контакта, чтобы понять, когда яркая фотосфера закрыта и когда фильтры должны снова включиться.