Гелий-солнечный элемент, найденный в космосе раньше чем на земле

Гелий – неуловимый солнечный элемент

Наука открыла все химические элементы, встречающиеся в природе, ещё 80 лет назад. От железа и углерода до франция, который был обнаружен последним. Большинство их выявили с помощью химических экспериментов различной степени сложности, однако второй по распространенности элемент во Вселенной в этом смысле просто уникален. Гелий, а это именно он, был найден в космосе раньше, чем на Земле.

Гелий
Гелий. Источник фото: https://akm-img-a-in.tosshub.com

Бог Солнца

Потребовалось почти три десятилетия, чтобы ученые, наконец, признали, что он действительно существует. То, чем сейчас наполняют воздушные шарики, а также вдыхают, чтобы говорить смешным голосом, впервые было обнаружено в атмосфере Солнца еще в середине 19 века. Примерно в то же самое время Дмитрий Менделеев работал над своей периодической таблицей, для чего классифицировал известные элементы по химическим свойствам. Он даже оставил в своём творении пустые места – для тех, которые, как он думал, будут обнаружены в будущем.

Однако в этой таблице поначалу не было группы элементов, которые мы сегодня называем благородными газами. Не было и пустых мест для них – так как ранее их никто и никогда не видел. Гелий принадлежит к этому сообществу – он, как и все остальные его сородичи, невероятно инертен. По этой самой причине их очень трудно обнаружить – они почти не вступают в химические реакции. Не облегчает задачу и тот факт, что гелия в атмосфере Земли очень мало – всего около пяти частей на миллион. В космосе всё иначе. Если посмотреть на соотношение химических элементов во Вселенной, то можно увидеть, что здесь где-то 75% водорода, около 25% гелия, а все остальное – в ничтожном количестве. Состав Солнца приблизительно такой же.

А Вы смотрели:  NASA собирается отправить робо-пчел на Красную планету

Так как же в 19 веке можно было обнаружить неизвестный элемент, который ни на что не реагирует и почти не встречается на Земле? Ответ – спектроскопия. Если пропустить солнечный свет сквозь призму, он будет разбит на спектр, видимая часть которого привычно ассоциируется у нас с радугой. В 1815 году немецкий физик Йозеф Фраунгофер обнаружил нечто удивительное – в спектре, как оказалось, есть пустые места! Учёный увидел отчетливые темные полоски в определенных местах светового спектра. Люди нашего поколения сравнили бы их со штрих-кодом. Эти линии появлялись только при солнечном свете, и напоминали идентификационную кодировку даже по принципу своего действия – излучение нашего светила можно было отличить от любого другого, взглянув на его спектр. Фраунгофер обозначил эти полоски буквами A, B, C и далее по списку.

Пятьдесят лет спустя двое ученых, Густав Кирхгоф и Роберт Бунзен, используя горелку, изобретенную последним, сделали революционное открытие. Сжигая различные элементы, исследователи обнаружили, что каждый из них выдаёт присущий только ему набор линий, в результате чего получается уникальный спектр. Также им удалось выяснить, что этот спектр возникает из-за поглощения света химическими элементами, причём только на определенных длинах волн. Мало того, полоски некоторых элементов совпадали с линиями, характерными для солнечного света. Это значило, что спектр солнца состоял из спектров других элементов. Так, например, две линии, которые Фраунгофер обозначил как D1 и D2, находились в желтой части солнечного спектра, но появлялись также в спектре натрия. Это помогло Бунзену и Кирхгофу прийти к выводу, что линии D солнечного света обусловлены наличием внутри нашей звезды небольшого количества натрия. И они оказались полностью правы.

А Вы смотрели:  Может ли быть жизнь на планетах-сиротах?

Спектроскопия

Когда другие учёные поняли, что с помощью спектроскопии можно идентифицировать имеющиеся на Солнце химические элементы, они приступили к изучению солнечного спектра, пытаясь найти линии, которые мог не заметить Фраунгофер. В 1868 году двое исследователей независимо друг от друга наблюдали за солнечным затмением и, в частности, за спектром короны. В результате обоим удалось обнаружить новую линию, которая располагалась рядом с двумя уже хорошо известными полосками натрия. Она получила название D3. Один из учёных позже установил, что линия не принадлежала натрию или какому-либо другому известному элементу, поэтому сделал смелое предположение, что это нечто ещё неизвестное.

Новый элемент был назван гелием – в честь Гелиоса, древнегреческого бога Солнца. В течение какого-то времени открытие нового элемента признавалось не всеми. Обнаружить что-то новое, ни разу не прикоснувшись к нему? Это действительно было очень странно. Кроме того, в периодической таблице Менделеева попросту не было места для этого элемента. Некоторые учёные предполагали даже, что новая линия на солнечном спектре принадлежала водороду, и её просто ранее не замечали.

Периодическая таблица Менделеева
Периодическая таблица Менделеева. Источник таблицы: https://ru.wikipedia.org

Гелий был настолько редок и инертен, что получить его на Земле было чем-то сродни подвигу. Однако в 1895 году химик из Университетского колледжа Лондона в результате радиоактивного распада урана выделил нечто ранее неизвестное. Новый элемент имел внутри спектра отличительную линию D3, поэтому учёный сделал вывод, что это гелий. Надо сказать, что в рамках своего эксперимента он пытался найти другой благородный газ, аргон. Он выделил его, но чуть позже. После открытия гелия и аргона Менделеев добавил в свою периодическую таблицу новую группу элементов.

Квантовая механика

Все эти открытия были сделаны до того, как ученые поняли, почему спектры ведут себя столь интересным образом. Ответ лежит внутри области, входящей в компетенцию квантовой механики. Сегодня мы уже знаем, что атомы поглощают и излучают фотоны, только если последние находятся на определенных длинах волн. Точные значения длин уникальны, поэтому спектр каждого атома может использоваться для его идентификации. Во время солнечного затмения 1868 года учёные фактически видели то, как атомы гелия, находящиеся во внешнем слое Солнца, поглощают свет, испускаемый нижними слоями светила, и это поглощение происходило на строго определённых длинах волн.

А Вы смотрели:  Как найти жизнь на других планетах?
Сегодня учёные используют спектроскопию в том числе и для того, чтобы узнавать состав космических объектов. И так уж получается, что у науки сейчас больше информации о композиции далеких галактик, чем о том веществе, что находится в ядре нашей планеты. Телескопы постоянно совершенствуются, и уже в ближайшее время спектроскопию можно будет использовать для исследования атмосфер планет, находящихся в других звёздных системах. Это уже довольно старый метод, но за ним, по всей видимости, будущее науки.

Text.ru - 100.00%

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector