Открытие гелия

Химический элемент гелий сначала был обнаружен на Солнце и лишь потом — на Земле.

Основная часть элементов периодической системы Менделеева была открыта в XIX и XX веке. Это объясняется тем, что большинство из них в природной форме встречается крайне редко и, чтобы их обнаружить (или получить), нужен определенный уровень развития техники. У каждого элемента своя история открытия. Пожалуй, наиболее поучительная — у гелия, ведь вплоть до конца 1930-х годов ученые не могли окончательно опровергнуть предположение, что где-нибудь во Вселенной могут существовать химические элементы, которых нет на Земле. Если бы это оказалось правдой, был бы подвергнут сомнению один из главных принципов современной науки, согласно которому все известные нам в настоящее время законы природы действовали и будут действовать всегда и во всех точках Вселенной (в этом состоит принцип Коперника).

Ключевую роль в истории открытия гелия сыграл Норман Локьер, основатель одного из передовых мировых научных изданий — журнала Nature. В процессе подготовки к выпуску журнала он познакомился с лондонским научным истеблишментом и увлекся астрономией. Это было время, когда, вдохновленные открытием Кирхгофа—Бунзена, астрономы только начинали изучать спектр света, испускаемого звездами. Локьеру самому удалось сделать ряд важных открытий — в частности, он первым показал, что солнечные пятна холоднее остальной солнечной поверхности, а также первый указал на наличие у Солнца внешней оболочки, назвав ее хромосферой. В 1868 году, исследуя свет, излучаемый атомами в протуберанцах — огромных выбросах плазмы с поверхности Солнца, — Локьер заметил ряд прежде неизвестных спектральных линий (см. Спектроскопия). Попытки получить такие же линии в лабораторных условиях окончились неудачей, из чего Локьер сделал вывод, что он обнаружил новый химический элемент. Локьер назвал его гелием, от греческого helios — «Солнце».

Ученые недоумевали, как им отнестись к появлению гелия. Одни предполагали, что при интерпретации спектров протуберанцев была допущена ошибка, однако эта точка зрения получала все меньше сторонников, поскольку все большему количеству астрономов удавалось наблюдать линии Локьера. Другие утверждали, что на Солнце есть элементы, которых нет на Земле — что, как уже говорилось, противоречит главному положению о законах природы. Третьи (их было меньшинство) считали, что когда-нибудь гелий будет найден и на Земле.

В конце 1890-х годов лорд Рэлей и сэр Уильям Рамзай провели серию опытов, приведших к открытию аргона. Рамзай переделал свою установку, чтобы с ее помощью исследовать газы, выделяемые урансодержащими минералами. В спектре этих газов Рамзай обнаружил неизвестные линии и послал образцы нескольким коллегам для анализа. Получив образец, Локьер сразу же узнал линии, которые более четверти века назад он наблюдал в солнечном свете. Загадка гелия была решена: газ, несомненно, находится на Солнце, но он существует также и здесь, на Земле. В наше время этот газ больше всего известен в обычной жизни как газ для надувания дирижаблей и воздушных шаров (см. Закон Грэма), а в науке — благодаря его применению в криогенике, технологии достижения сверхнизких температур.

Короний и небулий

Вопрос о том, есть ли где-нибудь во Вселенной химические элементы, которых нет на Земле, не потерял свою актуальность и в XX веке. При исследовании внешней солнечной атмосферы — солнечной короны, состоящей из горячей сильно разреженной плазмы, — астрономы обнаружили спектральные линии, которые им не удалось отождествить ни с одним из известных земных элементов. Ученые предположили, что эти линии принадлежат новому элементу, который получил название короний. А при изучении спектров некоторых туманностей — далеких скоплений газов и пыли в Галактике — были обнаружены еще одни загадочные линии. Их приписали другому «новому» элементу — небулию. В 1930-е годы американский астрофизик Айра Спрейг Боуэн (Ira Sprague Bowen, 1898–1973) пришел к выводу, что линии небулия на самом деле принадлежат кислороду, но приобрели такой вид из-за экстремальных условий, существующих на Солнце и в туманностях, причем условия эти не могут быть воспроизведены в земных лабораториях. Короний же оказался сильно ионизированным железом. А эти линии получили название запрещенные линии.

Джозеф Норман ЛОКЬЕР
Joseph Norman Lockyer, 1836–1920

Английский ученый. Родился в городе Рагби в семье военного врача. Локьер пришел в науку необычным путем, начав свою карьеру чиновником в военном министерстве. Чтобы подработать, он, воспользовавшись общественным интересом к науке, стал издавать научно-популярный журнал. В 1869 году вышел первый номер журнала Nature, и в течение 50 лет Локьер оставался его редактором. Он участвовал во многих экспедициях, наблюдающих за полными солнечными затмениями. Одна из таких экспедиций и привела его к открытию гелия. Локьер также известен как основатель археоастрономии — науки, изучающей астрономический смысл древних сооружений, таких как Стоунхендж, — и автор многих научно-популярных книг.


3
Показать комментарии (3)
Свернуть комментарии (3)

  • timax  | 17.08.2007 | 01:04 Ответить
    прикольно
    Ответить
  • il63  | 28.09.2010 | 00:28 Ответить
    Ситуация далеко не такая простая, как написано в статье. Правильная и подробная история открытия "солнечного" гелия изложена в книге В.П.Мельникова "История открытия химических элементов методами спектрального анализа" (М.: Наука, 1995), на стр. 100 - 121. Автор опирается на 45 оригинальных статей, в основном в научных журналах XIX века. Как пишет Мельников, "...стереотипное утверждение: "гелий был открыт в 1868 году Ж.Жансеном и Н.Локьером при анализе спектров солнечной атмосферы" с исторической точки зрения не выдерживает критики, и от подобной формулировки открытия раз и навсегда следует отказаться". Далее, Мельников пишет, что название "гелий" впервые озвучил Томсон в своей президентской речи на заседании Британской ассоциации содействия наукам в Эдинбурге в 1871 году. Но не исключено, что это слово придумал сам Локьер. И.Л.
    Ответить
  • KirillGood  | 05.07.2012 | 09:25 Ответить
    Мне понравилась, данная статья, очень интересно, что Локьер узнал спектральные линии гелия спустя четверть века.
    Но... не покидает странное чувство, что гелий был известен и раньше, только вот, кто его открыл?.. Это так же как и случай с паровозом, когда наш русский изобретатель воплотил это изобретение, а спустя некоторое время в Европе паровоз появился в Европе, и венец славы достался европейским изобретателям. Мы много не знаем, а даже если и знаем, то большинство не так уж много прочитало и осмыслило книг.

    В любом случае статья интересная, мне понравилось, спасибо!
    Ответить
Написать комментарий

1859
1859
1868, 1895
Открытие гелия
1860-е
1892
Летательные аппараты легче воздуха, такие как дирижабль Eagle фирмы Goodyear, парящий над Лас-Вегасом, заполнены гелием
Летательные аппараты легче воздуха, такие как дирижабль Eagle фирмы Goodyear, парящий над Лас-Вегасом, заполнены гелием
Элементы

© 2005-2017 «Элементы»