В таком спектроскопе спектральные линии солнечных выступов должны быть отчетливо видны, потому что затмевающие их лучи небесного свода окажутся ослабленными во много раз.
Когда лучи небесного свода попадают в спектроскоп с большой дисперсией, их сплошной, многоцветный спектр растягивается на такую большую длину, что становится бледным, еле видимым. На этом ослабленном, как бы размытом фоне ясно выступают тонкие разрозненные спектральные линии солнечных выступов.
Жансен рассмотрел эти линии, измерил их положение в спектре и обнаружил, что желтая линия принадлежит новому, еще неизвестному веществу.
Почему Менделеев не верил в гелий?
Открытие гелия было встречено учеными с тем же недоверием, с каким когда-то астрономы отнеслись к утверждению Бейли о существовании солнечных выступов. Многие серьезные физики и химики не сразу поверили в гелий, потому что выводы Жансена и Локьера показались им недостаточно обоснованными.
В 1889 году, то есть через двадцать лет после открытия в спектре солнечных выступов желтой линии D3, знаменитый русский химик Менделеев читал в Лондоне лекцию о своих работах. В этой лекции он с негодованием отозвался о «воображаемом гелии».
«Опыт ясно показывает, – сказал Менделеев, – изменчивость напряженности света спектральных линий простых тел при различии температур и давлений; а потому можно думать, что линия гелия принадлежит одному из давно известных простых тел, поставленному в неизвестное для наших опытов состояние температуры, давления и напряжения тяжести».
Менделеев ошибся. Не прошло и десяти лет, как он был вынужден не только поверить в гелий, но и посвятить ему целую главу в новом издании своего учебника «Основы химии».
Но в одном Менделеев был все-таки прав: нельзя полагаться всецело на линии спектра. Они могут обмануть, потому что одни и те же вещества дают иногда разные спектральные линии в зависимости от того, находятся ли они на Земле или в составе небесных светил. Это всего лучше доказывает судьба трех мнимых веществ: небулия, корония и геокорония. История небулия такова. В спектре туманностей нашей звездной системы астрономы заметили две линии – так называемые линии N1 и N2, – происхождение которых они никак не могли объяснить. Поэтому у них возникла мысль, что в туманностях есть какое-то неизвестное вещество, которое и дает эти линии.
Вещество получило имя «небулий» (от латинского слова nebula – «туманность»).
История корония и геокорония похожа на историю небулия. В спектре солнечной короны астрономы отыскали зеленую линию, так называемую линию 5303,3, которая тоже не принадлежала ни одному из известных земных веществ. А в спектре полярного сияния физики нашли другую зеленую линию – так называемую линию 5577.
Астроном Секки сделал вывод, что в солнечной короне (в самом верхнем разреженном слое солнечной атмосферы) существует неизвестный газ короний, а геофизик Вегенер пришел к заключению, что в самом верхнем слое земной атмосферы – там, где происходят полярные сияния, – есть другой неизвестный газ – геокороний.
Казалось, таким образом, что спектральный анализ открыл в туманностях, в солнечной короне и в верхнем слое земной атмосферы три новых вещества: небулий, короний, геокороний.
Оставалось только открыть эти вещества и на Земле. Но увы! Их так и не открыли.
Можно даже сказать: на Земле их не открыли, а «закрыли».
В 1927 году физик Боуэн неопровержимо доказал, что линии N1 и N2 принадлежат не какому-то таинственному небулию, а самому обыкновенному кислороду. Дело в том, что в туманностях кислород находится в особенных условиях – не в таких, как на Земле. Каковы же эти условия? Прежде всего, в туманностях кислород очень сильно разрежен (в наших лабораториях его не смог бы разредить до такой степени даже самый могучий воздушный насос). Кроме того, в туманностях сквозь разреженный кислород проходит интенсивный поток ультрафиолетовых лучей, возбуждающих его свечение.
Эти условия совсем не похожи на те, в которых находится кислород, светящийся в спектроскопических трубочках наших лабораторий. Поэтому и спектры получаются разные. Это-то обстоятельство и ввело неосторожных астрономов в заблуждение.
При первом же ближайшем знакомстве загадочный небулий оказался просто-напросто кислородом.
Точь-в-точь та же судьба постигла и короний с геокоронием: физик Гротриан доказал, что линию «корония» тоже испускает кислород, а физики Макленнан и Шрем обнаружили, что и линию «геокорония» испускает кислород.
Теперь уже никто из ученых не верит в небулий, короний и геокороний.
Таким образом, возражения Менделеева имели вполне серьезные основания: открытие новой спектральной линии еще не доказывает существования нового вещества. Жансен и Локьер были, пожалуй, немного поспешны в своих выводах. И все же, несмотря на это, оказались правы они, а не Менделеев: в наше время уже нет сомнений, что желтая линия D3 действительно принадлежит гелию – веществу, которого не знали химики до Жансена и Локьера. Гелий, найденный на Земле, дает в спектроскопической трубочке ту же линию D3, которую обнаружил Жансен в спектре солнечных выступов.
Записная книжка Рамзая
Сохранилась записная книжка Рамзая, по которой можно точно и последовательно восстановить всю историю открытия гелия в клевеите.
Письмо от Майерса, которое побудило Рамзая заняться клевеитом, он получил в пятницу 1 февраля 1895 года. Весь этот день и два последующих он был занят тем, что исправлял и переписывал на машинке большую статью об открытии аргона, написанную им для Королевского общества. Об этом мы узнаем из записной книжки. Следующая запись гласит: «Ничего особенного не сделал до пятницы 15 февраля». В дальнейших записях говорится об очистке аргона для точного измерения его плотности, об устройстве прибора для измерения его теплоемкости и о первых опытах с этим прибором.
Первые порции гелия были добыты из клевеита, по-видимому, 9 или 10 марта (точная дата в книжке не обозначена). Вот что пишет об этом Рамзай: «Было куплено около грамма клевеита на 3 шиллинга 6 пенсов (у Грегори, Фицрой-сквер, дом № 88). Мэтьюз кипятил его в разбавленной серной кислоте и добыл немного газа». Дальше есть такая запись: «Круксу послана первая порция в субботу 16 марта, но всю эту неделю он был очень занят и не мог рассмотреть спектр».
Страничка из записной книжки Рамзая
«Во время опытов получил телеграмму от Крукса: “Криптон – это гелий, 58749. Приезжайте – увидите”. Поехал и увидел. Послал телеграмму Бертло: “Институт, Париж. Газ, добытый мною из клевеита, – смесь аргона и гелия. Крукс установил тождество спектров. Сделайте сообщение в Академии в понедельник. Рамзай”».
