Гелий в солнечной короне

ГЕЛИЙ В СОЛНЕЧНОЙ КОРОНЕ

Солнечного затмения, которое должно было про изойти 18 августа 1868 года, с нетерпением ждали Предстояло решить очень важный вопрос, касавшийся природы солнечных факелов или, как их тогда называли, протуберанцев. Что это такое? Однозначного ответа не существовало. Предполагали, что протуберанцы — это видимые на фоне скрытого Луной солнечного диска  «лунные горы», а может быть, «солнечные горы». Но почему же тогда их очертания менялись так быстро, что астрономы, их наблюдавшие не успевали зарисовать картину?
 
Интерес к предстоящему солнечному затмению подогревался еще и тем, что впервые после открытия спектрального анализа этот метод надеялись применить и для изучения солнечной короны. Спектральный анализ уже дал науке блестящие результаты: новые элементы — рубидий, цезий, таллий, индий — были открыты с его помощью. Именно спектральному анализу отводилась важнейшая роль в определении природы солнечных факелов.
Солнечную корону, как полагали в то время, можно было наблюдать только во время полных солнечных затмений, когда на внезапно потемневшем небе вокруг Солнца, закрытого Луной, появляется жемчужно-белый ореол, по яркости примерно вдвое уступающий полной Луне .
 
Лондонское королевское общество и Парижская академия наук снарядили ряд экспедиций в те районы земного шара, где условия наблюдений предстоящего затмения были наиболее благоприятны. Участником одной из экспедиций, которая разбила лагерь у подножия Гималаев, стал французский астроном Жюль Жансен. Посланная им через несколько дней после солнечного затмения телеграмма, зачитанная на заседании Парижской академии наук, гласила: «Наблюдалось затмение, замечательный и неожиданный спектр. Протуберанцы состоят из газов».
 
Но, как отметят впоследствии историки науки, самым интересным и далеко идущим результатом наблюдений оказались не сведения о природе протуберанцев, а то обстоятельство, что Ж. Жансену удалось наблюдать солнечную корону не только в период затмения, но и во время, когда солнечный диск не был закрыт. И не только ему одному. Английскому ученому Джозефу Норману Локьеру, как и Ж. Жансену, удалось усовершенствовать спектрографии сделать его пригодным для наблюдения за протуберанцами в любое время.
 
Оказалось, что вокруг Солнца существует однородная оболочка из раскаленных газов, названная Дж. Локьером хромосферой. Протуберанцы представляют собой гигантские скопления газов. Ж. Жансен описал их, как «колоссальные столбы раскаленного газа, состоящего главным образом из водорода». Об этом свидетельствовали хорошо знакомые исследователям по «земным экспериментам» спектральные линии водорода.
 
А вот ярко-желтая линия, которая не наблюдалась в спектрах ни одного из известных в то время химических элементов, заставила ученых задуматься. С чем связано ее происхождение? С веществом новым или давно известным, но находящимся в необычных условиях? Полагали, что эту линию в спектре солнечной короны может давать какой-либо металл или тяжелый водород состава 4Н. Д. И. Менделеев считал, что неизвестная линия может принадлежать одному из известных элементов, потому что с переменой температуры меняются яркость и положение видимых линий.
 
А может быть, на Солнце присутствует новый химический элемент — некий X? Одним из первых к такому выводу пришел, по-видимому, Дж. Локьер. Спустя три года так и не найденный на Земле элемент X назвали гелием, что в переводе с греческого значит солнечный.
Гипотетический гелий привлекал внимание ученых. Предполагали, что он связан с первичной материей, которая служит исходным материалом для построения химических элементов. В таком случае этот таинственный элемент действительно может существовать только на Солнце и ни о каком материальном выделении его на Земле не может быть и речи.
 

Кусочек Солнца

Спустя 13 лет после открытия Ж. Жансена  и Дж. Локьера итальянский физик Л. Пальмиери, подвергнув спектральному анализу пробы газа из вулкана Везувий, обнаружил ту самую ярко-желтую линию, которая представляла собой загадку солнечного спектра. Работу ученого встретили С недоверием , его эксперименты выглядели недостаточно строгими, подтвердить результаты Л. Пальмиери не удалось, точнее, не удалось его современникам. А много лет спустя, когда методика исследований была значительно усовершенствована и когда существование гелия уже не вызывало сомнений, оказалось, что в этих пробах гелия настолько мало, что едва ли итальянский ученый мог его наблюдать. Но тем не менее считать абсолютно ошибочными опыты Пальмиери все же нет оснований.
 
В 1895 году в английском журнале «Nature» («Природа») с недельным интервалом появились две статьи с одинаковым названием «Земной гелий». Автором одной из них был известный экспериментатор Уильям Рамзай, открывший к тому времени химический элемент аргон; автором другой — Уильям Крукс, получивший известность благодаря исследованиям катодных лучей. Гелий, до сих пор наблюдавшийся только в спектре Солнца, обнаружили при анализе радиоактивного минерала клевеита. О том, что этот минерал содержит гелий, естественно, не знали.
 
У. Рамзай изучал газы, которые выделяются из урановых минералов под действием азотной и серной кислот. Клевеит — достаточно редкий минерал. В распоряжении У. Рамзая было всего 30 г минерала. После кипячения клевеита в разбавленной серной кислоте исследователю удалось собрать небольшое количество — около 20 см³ — выделившегося в этой реакции бесцветного газа. Газ был запаян в стеклянную трубку, в которую ввели тонкие платиновые электроды. При пропускании электрического тока через трубку газ начинал светиться, поскольку его атомы возбуждались. Это означало, что можно приступать к исследованию спектра газа. Среди спектральных линий, характерных для аргона, также открытого У. Рамзаем, четко выделялась ярко-желтая линия, принадлежащая гипотетическому гелию.
 
В распоряжении У. Рамзая была недостаточно совершенная аппаратура для спектральных исследований. Поэтому трубка с первым «кусочком» солнечного вещества была отослана У. Круксу с просьбой провести более детальный анализ. Крукс подтвердил: в трубке действительно гелий.  Первый земной гелий . Вскоре гелий обнаружили в ряде других минералов и горных пород, чаще всего в тех, где, как и в клевеите, присутствовали уран и торий. А вот в атмосферном воздухе гелий пока не нашли. Но это обстоятельство никого особенно не удивило. Полагали, что благодаря своей легкости гелий, как и водород, давно уже улетучился в мировое пространство. В том же 1895 году У. Рамзаю удалось выделить гелий из смеси газов. Он оказался, подобно аргону, инертным.
Статья на тему Гелий в солнечной короне