День республики № 67-68 от 16.05.2020

Открытие гелия и спектроскопия звёзд

Вчера в 11:31
7 просмотров
Пьер Жансен
Пьер Жансен

Прежде всего, возможностями спектрального анализа, о котором шла речь в прошлом очерке, воспользовались учёные-химики. Они исследовали множество земных минералов, и в процессе этой работы было найдено немало новых элементов, о существовании которых никто не подозревал. Но самое первое и самое громкое из открытий было связано именно с изучением звезды – нашего Солнца. В 1868 году наблюдалось солнечное затмение, которое позволило наблюдать солнечную атмосферу – корону Солнца. Французский учёный Пьер Жансен* первым обратил внимание на любопытную линию в жёлтой области спектра короны. Её наблюдали и другие астрономы. Линию обозначили как D3.. Эту линию нельзя было приписать ни одному из элементов, известных на земле. Оставалось лишь предположить, что в солнечной атмосфере имеется газ, ещё не открытый никем из учёных. Было предложено назвать его гелием, т.е. «солнечным».

Впоследствии спектроскопические исследования звёзд показали наличие этого элемента и в некоторых звёздных атмосферах. Но все попытки обнаружить гелий в земных породах к успеху не привели, многие не верили в его существование. Через 27 лет, в апреле 1895 г., известный английский химик Уильям Рамзай исследовал норвежский минерал клевеит. О том, что при нагревании из клевеита выделяются газы, было известно и ранее, но на этот раз смесь этих газов была тщательно исследована. В спектре газов Рамзай увидел ту самую жёлтую линию D3, которая присутствовала в спектре солнечной короны. В клевеите содержался гелий!

Таким образом подтвердилось, что с помощью спектроскопа астрономы обнаружили на Солнце и звёздах присутствие нового элемента, ещё никем и нигде не найденного на Земле. Сегодня известно, что гелий на Солнце – это один из продуктов термоядерных реакций. Но его открытие на Солнце в то время, когда о ядерной физике никто решительно ничего не знал, – это целиком заслуга астрофизики и блистательное доказательство могущества метода спектрального анализа!

Огромный вклад в развитие астрономии внёс итальянский астроном Анджело Секки**. Его по праву можно считать основателем звёздной спектроскопии. Секки принадлежит заслуга выполнения первого спектрального обзора всего неба. Следует помнить, что спектроскопы, которые существовали в XIX веке, устанавливались в фокусе скромных по своим возможностям телескопов, наблюдения велись визуально, без применения фотографии. Тем не менее к 1863 году А. Секки изучил спектры более 4000 звёзд и построил на основании этих наблюдений первую звёздную классификацию, которая существовала до 1900 года – 27 лет.

Анджело Секки
Анджело Секки

По мере развития метода спектрального анализа оказалось, что, применяя его, можно не только определять химический состав небесных объектов, но и измерять их температуру и оценивать возраст. Метод позволяет измерять расстояния до самых дальних галактик и изучать движение газов в их дисках, определять наличие у звёзд магнитных полей и измерять их величину. С помощью спектрограмм оказалось возможным изучать механизмы термоядерных реакций в звёздах, эволюции вспыхивающих звёзд, распознавать т.н. «чёрные дыры» и гравитационные линзы. Всё это – именно астрофизические эффекты, существующие в мире Большой Вселенной.

Спектральный анализ стал основным и самым мощным методом, который положил начало современной астрофизике – науки, ради которой и была построена крупнейшая в мире в 60-80 е гг. ХХ в. Специальная астрофизическая обсерватория АН СССР (ныне – САО РАН).

______________________________________________________________________________

*Пьер Жюль Сезар Жансен (1824 – 1907) – французский астроном, член Парижской АН, член Лондонского королевского общества, директор обсерватории в Мёдоне. Жансен участвовал почти во всех экспедициях для наблюдения полных солнечных затмений начиная с 1868 г.
**Анджело Пьетро Секки (итал. Angelo Pietro Secchi, 29 июня 1818 – 26 февраля 1878) – итальянский священник и астроном. С 1833 года был членом ордена иезуитов. С 1839 года преподавал физику и математику в иезуитском колледже в Лорето.

В. П. РОМАНЕНКО
кандидат технических наук, заслуженный работник культуры РФ, член Союза писателей России
Поделиться
в соцсетях
Анджело Секки астрономия астрофизика гелий звёзды Пьер Жансен САО РАН световой спектр Солнце спектральный анализ спектроскоп ученый экскурсии по обсерватории