Страница 4 из 6
Глядя в спектроскоп, Жансен убедился, что его вчерашняя догадка правильна. В спектроскопе были те самые цветные линии, которые он видел накануне, — линии спектра солнечных выступов.
А если так — Жансен мог решить свою задачу и без затмения. К чему же было ездить в Индию?
И правда, не к чему: английский астроном Локайер, сидя у себя в Англии и ничего не зная о Жансене, сделал то же открытие, что и он.
Парижская академия получила в один день два письма: одно от Жансена, другое от Локайера, и в обоих письмах говорилось об одном и том же открытии. Письмо Локайера было написано 20 октября 1868 года, а письмо Жансена раньше — 19 августа того же года. Но из городка Гунтур на восточном берегу Индии, где находился Жансен, письмо шло в Европу больше двух месяцев. Вот почему оба письма пришли в Париж в один и тот же день и были зачитаны в заседании Парижской академии 26 октября 1868 года, одно через несколько минут после другого.
Норман Локайер
Это странное совпадение так поразило академиков, что они приказали выбить золотую медаль в честь открытия спектра солнечных выступов. На одной стороне медали были портреты Жансена и Локайера, а на другой — бог Солнца Аполлон в колеснице, запряжённой четвёркой коней, и под колесницей надпись: ANALYSE DES PROTUBERANCES SOLAIRES 18 AOUT 1868 (анализ солнечных выступов 18 августа 1868 года).
Солнечное вещество
Что же обнаружили Жансен и Локайер в спектре солнечных выступов?
Прежде всего им обоим бросились в глаза яркие линии водорода: красная, зелёно-голубая и синяя.
Но, кроме этих трёх линий, в спектре оказалась ещё одна линия — жёлтая. Что значит эта линия, ни Жансен, ни Локайер никак не могли понять. Она расположена довольно близко от того места спектра, где должна была бы лежать жёлтая линия натрия. Близко, но не совсем в том месте, — значит, это не натрий.
Откуда же эта линия? Ни одно из веществ, известных химикам того времени, не имело её в своём спектре.
Жансен и Локайер долго размышляли и наконец пришли к выводу, что неизвестная линия, которую они назвали линией D3, принадлежит какому-то особому небесному веществу. Очевидно, на Земле его нет, оно существует только на Солнце, за полтораста миллионов километров от нас.
И поэтому Локайер решил назвать новое, найденное на Солнце вещество именем самого Солнца — «гелий».
«Гелиос» — по-гречески это и значит Солнце.
Вещество было названо, но о свойствах его пока ещё не было известно ровно ничего.
Астрономы высказывали только догадку, что гелий, вероятно, очень лёгкий газ. Ведь когда на солнечной поверхности происходят извержения, то восходящий поток газов захватывает и уносит на огромную высоту только самые лёгкие вещества.
Вес блохи
История гелия началась на небе, а через двадцать пять лет неожиданно спустилась на землю.
В 1893 году английский физик Джон Вильям Рэлей предпринял точное измерение веса различных газов. В первую очередь стал он взвешивать те газы, с которыми наука раньше всего и больше всего имела дело: водород, кислород и азот.
Джон Вильям Рэлей
Для чего понадобилась эта работа? Разве водород, кислород и азот не были взвешены и до Рэлея? Да, вес этих газов был давно известен, но Рэлей захотел взвесить их точнее, чем взвешивали их прежде. В конце прошлого века физики уже не довольствовались грубыми приборами старинных лабораторий. Им потребовались точные цифры, точные знания о свойствах вещей. Новыми, более тонкими и чуткими приборами физики стали заново измерять плотности тел, температуры плавления и кипения, оптические, химические и электрические свойства.
Джон Вильям Рэлей вооружился самыми точными весами, какие только были у него в лаборатории, и принялся за работу.
Прежде всего он решил заново взвесить водород. Он взял большой стеклянный шар и тщательно измерил, сколько литров газа может в нём поместиться. Потом воздушным насосом выкачал из шара воздух и взвесил шар. Потом наполнил водородом и снова взвесил. Точные весы показали, что шар, наполненный водородом, на столько-то граммов и столько-то миллиграммов тяжелее, чем пустой.
Оставалось только разделить граммы на литры.
Так Рэлей измерил точный вес литра водорода[6].
Покончив с водородом, он точно так же взвесил и кислород.
Потом дошла очередь и до азота.
Рэлей взял несколько литров воздуха и очистил его от кислорода. Остался азот, и этим азотом Рэлей наполнил свой стеклянный шар. Взвесив шар на точных весах, он узнал, сколько весит литр азота.
Но это было ещё не всё. Осторожный физик привык проверять каждый свой опыт различными способами.
Рэлей снова добыл азот, на этот раз не из воздуха, а из другого газа — аммиака. Снова наполнил он азотом стеклянный шар, снова взвесил на точных весах. И тут обнаружилась странная вещь: литр азота, добытый из аммиака, оказался на 6 миллиграммов легче, чем литр азота, добытый из воздуха. На целых шесть миллиграммов!
Шесть миллиграммов — вес небольшой. Это вес блохи.
Но один литр азота не должен быть легче другого литра азота даже и на сотую часть блошиного веса!
Рэлей снова взвесил азот воздуха и азот аммиака, и его точные весы снова показали ту же разницу — шесть миллиграммов.
Литр «воздушного» азота весил 1,2565 грамма.
Литр «аммиачного» азота — 1,2507 грамма.
— Что за странность? — подумал Рэлей. — И то и другое — азот, но у «воздушного» азота один вес, у «аммиачного» — другой. А что, если для сравнения добыть азот не из воздуха и не из аммиака, а из какого-нибудь другого вещества?
Рэлей собрал целую коллекцию веществ, содержащих азот: окись азота, закись азота, азотисто-кислый аммоний, селитру, мочевину. Из всех этих веществ он извлекал азот и взвешивал на точных весах. И что же? Оказалось, что у азота, добытого из закиси, и у азота, добытого из окиси, и у азота из азотистокислого аммония, и у азота из мочевины, и у азота из селитры вес совершенно одинаковый: 1,2507 грамма на литр — точь-в-точь такой, как у азота, добытого из аммиака.
Так почему же у азота, добытого из воздуха, вес больше? Почему «воздушный» азот — исключение? Уж не было ли какой ошибки в опыте с воздушным азотом?
Рэлей решил взвесить воздушный азот ещё раз. Он снова взял несколько литров воздуха и тщательно очистил их от кислорода. Оставшимся азотом он наполнил стеклянный шар и взвесил — теперь уже в третий раз.
Упрямые весы продолжали показывать одно и то же. Литр воздушного азота весил не 1,2507, а 1,2565 грамма.
Разница ничтожная. Начинается она всего только с тысячных долей, с третьей цифры после запятой.
Но один литр азота ни в коем случае не должен весить больше другого литра азота даже и на тысячную долю! Значит, тут кроется какая-то тайна.
Неизвестная примесь
Рэлей написал письмо о своих опытах в лондонский научный журнал «Nature» (по-русски это значит «Природа»).
Редакция журнала напечатала письмо Рэлея.
«Азот, — писал Рэлей, — весит совершенно одинаково, откуда бы его ни добыть — из азотистокислого аммония, из аммиака, из мочевины, из селитры. Одно только есть исключение: азот, добытый из воздуха. Азот воздуха тяжелее, чем азот аммиака, мочевины, селитры. Значит, азот воздуха — это какой-то особенный азот. Не сумеет ли кто-нибудь из химиков объяснить аномалию (ненормальность) воздушного азота?»
Журнал «Nature» — очень известный журнал. Не только в Англии, но и на всём земном шаре нет такого физика или химика, который не читал бы журнала «Nature».
6
Когда физики говорят о том, сколько весит литр какого-нибудь газа, они подразумевают, что этот газ берётся при температуре ноль градусов Цельсия и при нормальном давлении (760 мм рт. ст.). Рэлей наполнял свой шар газом этого давления и этой температуры.