Helium upptäcktes i solen innan det hittades på jorden.
Det märkliga faktumet börjar med den totala solförmörkelsen 18 augusti 1868. Under förmörkelsen observerade den franske astronomen Pierre Janssen solens yttre atmosfär med ett spektroskop, ett instrument som sprider ljus i dess beståndsdelar.
Förmörkelsen gjorde observationen möjlig. Med solens ljusa ansikte blockerat av månen, blev solens framträdanden och kromosfär lättare att studera. Janssen såg en ljusgul spektrallinje som inte matchade de välbekanta natriumlinjerna.
Den linjen pekade på något nytt.
Spektroskopi förändrade förmörkelsevetenskapen
Före spektroskopi kunde förmörkelseobservatörer beskriva formen, färgen och ljusstyrkan hos korona och prominenser. Spektroskopi lade till en ny fråga: vad är solen gjord av?
Varje kemiskt element lämnar ett mönster i ljus. Dessa mönster fungerar som fingeravtryck. Genom att jämföra ljus från solen med ljus från kända material i laboratoriet kunde astronomer identifiera grundämnen på avstånd.
Under 1868 års förmörkelse i Indien använde Janssen denna metod på solprominenser. Han märkte en gul linje nära natriums del av spektrumet, men inte exakt där natrium skulle vara.
Den skillnaden var liten i våglängd, men enorm till betydelse.
Janssen, Lockyer och ett nytt element
Janssen fortsatte att arbeta efter förmörkelsen och hittade ett sätt att observera samma sollinje utanför helheten genom att isolera den relevanta våglängden.
I England observerade Norman Lockyer självständigt samma gula linje senare 1868. Lockyer hävdade att den kom från ett element som ännu inte är känt på jorden. Han och kemisten Edward Frankland föreslog namnet helium, från Helios, det grekiska namnet förknippat med solen.
Det var en djärv idé. Forskare var vana vid att upptäcka grundämnen i jordiska mineraler, gaser och föreningar. Helium ändrade den vanliga ordningen: först sett i solljus, senare isolerad på jorden.
Markbundet helium isolerades inte förrän 1895, när William Ramsay hittade det i ett uranmineral.
Varför en förmörkelse hjälpte
Solens ljusa yta dränker normalt det svaga ljuset från prominenser och kromosfären. Totality tar bort bländningen i några minuter.
Det korta intervallet är tillräckligt för att avslöja dolda lager av solen. Det är samma grundläggande princip bakom observationer av förmörkelse av korona: blockera fotosfären och svaga strukturer blir synliga.
1868 års förmörkelse kom i rätt ögonblick i vetenskapens historia. Spektroskop hade blivit tillräckligt kraftfulla för att förvandla färgat ljus till kemiska bevis. Eclipse expeditioner gav astronomer ett tillfälligt naturligt laboratorium.
Vilket helium förändrades
Helium är nu bekant: ballonger, kryogenik, MRI-maskiner, läcksökning, djuphavsandningsblandningar och solfysik involverar det på olika sätt. Men dess upptäckt var en påminnelse om att universum kan avslöja kemi bortom jorden.
Solen var inte längre bara en ljus skiva eller en klocka på himlen. Det var ett fysiskt föremål med gaser, temperaturer, rörelser och element som kunde studeras på miljontals kilometers avstånd.
Det skiftet hjälpte till att skapa modern astrofysik.
En kort förmörkelse, ett långt arv
Totaliteten 1868 varade bara minuter, men observationerna förändrade det periodiska systemet.
Berättelsen visar också varför förmörkelser är mer än visuella glasögon. De är sällsynta observationsförhållanden. När månen täcker solen blir det dolda mätbart: koronan, prominenser, skuggkanter och i det här fallet ett nytt element.
Nästa gång du ser en total förmörkelsebild med rosa framträdande platser runt månens kant, kom ihåg att samma solfunktioner hjälpte till att avslöja helium.
Källor och relaterade guider
- Purdue Chemistrys historieanteckning om helium observerades först under 1868 års förmörkelse sammanfattar Janssen, Lockyer och den senare isoleringen av helium på jorden.
- Science History Institutes historia av heliumupptäckt förklarar Janssens förmörkelseobservationer och Lockyers oberoende arbete.
- Britannicas Joseph Norman Lockyer inlägg lägger till biografiska sammanhang för Lockyers solspektroskopi.
- Relaterade SolarWatch-guider: solkoronan, kontakttider för solförmörkelse, hur förmörkelseförutsägelser fungerar och solförmörkelsesäkerhet.
Se det i SolarWatch
SolarWatch hjälper dig att planera det exakta observationsfönstret när helheten avslöjar solens dolda atmosfär. Använd lokala kontakttider för att förstå när den ljusa fotosfären är täckt och när filtren måste slås på igen.