Ученые убедились в существовании солнечных выступов — протуберанцев — только во время испанского затмения 1860 года. Правда, и раньше, до 1860 года, некоторые наблюдатели утверждали, что на поверхности Солнца существуют огненные выступы. Но их показаниям не доверяли.

Первым астрономом, обратившим внимание на солнечные выступы, был англичанин Бэйли. Он наблюдал полное солнечное затмение в 1842 году в итальянском городе Павии. В описании затмения, которое составил Бэйли, говорится:

«Лучистая корона, окружавшая диск Луны, была прорезана тремя огромными огненными выступами пурпурного цвета. Выступы казались неподвижными. Они были похожи на снежные вершины Альп, озаренные кроваво-красными лучами заходящего солнца. Что это за выступы? Огненные горы? Или облака?»

Когда статья Бэйли была опубликована, мнения астрономов разделились. Одни полагали, что огненные выступы — это высокие горы на Луне, освещенные косыми солнечными лучами, другие — что это горы на Солнце, третьи — что это огненные облака в солнечной атмосфере. Но большинство астрономов были твердо уверены в том, что огненные выступы — не что иное, как оптический обман, ошибка утомленного зрения.

В 1851 году в Европе снова происходило солнечное затмение. Астроном Шмидт наблюдал его в городе Растенбург в Восточной Пруссии. Шмидт, как и его предшественник Бэйли, увидел огненные выступы. При этом ему даже удалось разглядеть, что во время затмения очертания выступов не оставались неподвижными, а постепенно менялись. Отсюда Шмидт сделал важные выводы. «Протуберанцы, — писал он, — это не горы, потому что во время затмения их форма меняется. Они принадлежат не Луне, а Солнцу, потому что диск Луны, сползая с солнечного диска, не тянет их за собой, а надвигается на них и заслоняет их. Вернее всего, протуберанцы — это раскаленные газовые облака, плавающие в атмосфере Солнца».

Шмидт был опытным наблюдателем. Не было оснований не верить его утверждениям. И все-таки большинство астрономов и после Шмидта по-прежнему продолжали считать огненные выступы обманом зрения. В подлинное существование выступов ученые поверили наконец только во время затмения, которое происходило 18 июля 1860 года.

В этот день многие астрономы — Темпль, Оом, Румкер, Льюис, Плантамур и другие — увидели своими глазами солнечные выступы и зарисовали их. А двум астрономам — Деларю и Секки — удалось не только зарисовать выступы, но и сфотографировать их. Разумеется, после этого ни у кого уже не оставалось сомнения в том, что солнечные выступы действительно существуют.

Во время затмения 1860 года, когда Деларю и Секки фотографировали солнечные выступы, спектроскоп уже был изобретен.

Но никому тогда и в голову не пришло воспользоваться этим изобретением, чтобы рассмотреть спектр солнечных выступов. И только после того, как затмение кончилось, астрономы спохватились. Но было уже поздно. Случай был упущен. А следующее солнечное затмение ожидалось только через восемь лет, 18 августа 1868 года. Неудивительно, что астрономы всего мира деятельно готовились к этому дню. В Индию, где должно было происходить затмение, отправились три экспедиции: английская (астрономы Гершель и Теннант), американская (астроном Погсон) и французская (астрономы Райе и Жансен). На этот раз астрономы захватили с собой спектроскопы.

Все они увидели в спектре одно и то же: несколько линий водорода и какую-то желтую линию. Астрономы, наблюдавшие затмение, приняли ее за линию натрия. Один только Жансен

установил, что это не натрий, а новое, еще неизвестное вещество. Да и он понял это не во время затмения, а только на следующий день, когда имел возможность спокойно, не спеша, измерить положение спектральных линий.

Дело в том, что из всех астрономов один только Жансен сообразил, что торопиться незачем, потому что солнечные выступы можно будет рассмотреть в спектроскоп и на другой день, при полном блеске Солнца. Пускай сами эти выступы и не будут тогда видны, оттого что их затмит блеск небесного свода, как затмевает он в дневное время звезды, но спектроскоп и при полном блеске Солнца уловит и разложит лучи солнечных выступов на цветные линии. Только для этого понадобится спектроскоп с очень большой дисперсией, то есть такой спектроскоп, в котором спектр растягивается на очень большую длину.

Растяжение спектра достигается тем, что на пути световых лучей в спектроскопе поставлена не одна, а много призм. Проходя сквозь ряд призм, веер лучей разворачивается все больше и больше.

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.

Открытие гелия было встречено учеными с тем же недоверием, с каким когда-то астрономы отнеслись к утверждению Бэйли 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 Д. И. Менделеев читал в Лондоне лекцию о своих работах. В этой лекции он с сомнением отозвался о 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 со-

стояние температуры, давления и напряжения тяжести».

Однако не прошло и десяти лет, как Менделеев не только поверил в гелий, но и посвятил ему целую главу в новом издании своего учебника «(Основы химии».

Но и в ту пору, когда Менделеев еще сомневался в существовании гелия, многие высказанные им соображения были вполне справедливы: действительно, 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 непохожи 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 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. Однако 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.

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 б пенсов (у Грегори, Фитц Рой Сквер, дом № 88). Мэтьюз кипятил его в разбавленной серной кислоте в 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».

Утром 23 марта Рамзай, не дождавшись ответа от Крукса, сам принялся за изучение спектра нового газа. Телеграмма пришла в тот же день. Запись в книжке гласит: «Во время опытов получил телеграмму от Крукса: "Криптон — это гелий, 58749[23]*, приезжайте — увидите". Поехал и увидел».

Сообщение Королевскому обществу Рамзай написал вечером того же дня.

50 лет спустя

Прочитав о приключениях и трудных загадках, которые поджидали ученых на пути к открытию гелия, человек с практическим складом ума может подумать: «Ну, хорошо, все это, конечно, интересно, но для чего такие муки и старания? Неужели только для дирижаблей?» И даже если этот практичный человек следит за новейшей техникой и знает, что у дирижаблей сейчас, после долгого перерыва, вновь появились горячие сторонники, вряд ли он сочтет такую цель достаточной. Ведь дирижаблей-то в небе не видно, одни самолеты.

Однако гелий, будто специально для таких здравомыслящих, за прошедшие пять десятилетий показал, на что он способен. И на что способна наука, в которой незначительное, на первый взгляд, открытие приводит иногда к огромным по важности результатам. Говорят, что от великого до смешного — один шаг. Оказывается, и от малого до великого — столько же.

То, что о гелии можно говорить, пользуясь словом «малое», ясно видно из повествования М. П. Бронштейна о солнечном веществе. Вспомним блошиный вес, над которым ломал голову Рэлей, или загадочный крохотный пузырек в опытах Кавендиша.

Но к чему великому может быть причастно вещество, которого так мало? Впрочем, где мало? На Земле. А как ни велика родная наша планета, по отношению к Солнцу она составляет лишь ничтожную часть — меньше, чем стотысячную. Не случайно гелий был открыт на Солнце: там его много. Только одного вещества на Солнце больше, чем гелия, — водорода, самого легкого, простейшего элемента. А всех остальных элементов вместе взятых (включая самые обильные на Земле железо и кислород) в десять раз меньше, чем гелия.

Как же гелий попал на Солнце? Для чего он там? Эти вопросы оказались, как ни странно, в родстве с совсем другими: почему светит Солнце? откуда берется огромная энергия, которую Солнце излучает во все стороны? Ответ на эти вопросы физики нашли, когда автора «Солнечного вещества» уже не было в живых.

Оказалось, что в раскаленных солнечных глубинах водородные ядра сливаются, образуя более тяжелые ядра гелия. При этом и выделяется энергия, благодаря которой Солнце светит и греет. И благодаря которой существует жизнь на Земле.

Разгадав секрет звездной энергии, физики захотели и у себя дома, на Земле, создать подобный, но небольшой, источник энергии — маленькое солнце. Проще, увы, оказалось сделать кусок солнца, взрывающийся огромным страшным грибом, — так взрываются водородные, или термоядерные, бомбы, наводящие ужас на все человечество. А человечеству нужны не взрывающиеся, а управляемые, постоянные источники звездной энергии. Сделать их пока не удалось, но ученые упорно работают над их конструкцией.

В звездах происходит, по выражению физиков, ядерное горение водорода, а гелий — это зола, остающаяся после сгорания. Однако гелиевая зола сильно отличается от обычной. Обычную выгребают из печки и выбрасывают, а гелиевая идет в дело: в звездной печи ядра гелия тоже могут сливаться, образуя постепенно другие, все более и более тяжелые элементы. Реакцию ядерного слияния можно назвать алхимической, потому что в средние века алхимики пытались превратить одни химические элементы в другие. Больше всего им, правда, хотелось научиться делать золото. Сейчас, однако, ясно, что ядерная алхимия способна давать нечто поважнее золота — например, энергию.

Ядерное горение и образование элементов происходит не только в звездах. Оно происходило и миллиарды лет назад, в те далекие, во многом пока таинственные времена, когда и звезд еще не было, когда звезды только начинали зарождаться, когда Вселенная состояла из водорода. И чтобы узнать, какой

была Вселенная в те времена, астрономы и физики измеряют, сколько гелия успело образоваться с тех пор.

Если спросить сегодня у астрофизика, из чего сделана Вселенная, тот ответит: в основном из водорода и гелия, и совсем чуть-чуть из остальных элементов. Опять «чуть-чуть»?! Но гелий уже научил нас, что малое нередко соседствует с великим. Так и есть. Ведь если бы малая часть гелия не переплавилась на космическом огне в углерод, кислород и другие элементы, не возникла бы жизнь, не появились бы те, кому так хочется узнать, из чего сделана Вселенная. Не появились бы те, кто сумел, не прикасаясь к Солнцу, найти там новое вещество, кто сумел заглянуть даже в самую глубь Солнца и раскрыть тайну рождения этого вещества. Не появились бы те, без кого Вселенная была бы гораздо более скучным местом.

Примечания:

2

Фраунгофер заметил, что на сплошной полосе солнечного спектра имеются отдельные темные линии, и обозначил их буквами. Желтая линия натрия называется линией D, потому что она расположена как раз в том самом месте, где в солнечном спектре лежит фраунгоферова линия D. — Примеч. сост.

23

Желтая линия D₃ называется также линией 58749.