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“太阳元素”的发现

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1842年7月8日,欧洲南部发生了一次日全食。当时,来自英国、法国、德国和俄国的许多天文学家聚集在南欧,观测这次难得的日全食。

当月球慢慢地遮住太阳,耀眼的日面变黑后,呈现出明亮的日轮。这时,人们发现,日轮的边缘喷射着非常壮丽的玫瑰色的光晕。同时人们还惊奇地发现,在日轮边缘有几团巨大的深红色的火焰。对此,人们提出了不少疑问:这是月亮上的火山还是太阳的光斑?或是由于眼睛疲劳而引起的幻觉?

1860年初,欧洲又发生了日全食。在观测中人们确认,日轮边缘这种“突出物”是太阳喷出的火舌。有的天文学家为这一现象照了像。有的天文学家甚至还把日轮边缘的突出物画了下来。突出物常出现在日轮边缘,好像太阳长了耳朵一样。为此,天文学家把它称为“日珥”。“珥”在汉语里的意思是女子的珠玉耳饰。

1868年8月18日,印度发生日全食,赶去观测的很多天文学家已装备了基尔霍夫发明的那种分光镜。当时,一位名叫詹逊的法国天文学家,决定借这次日全食的机会,用分光镜研究一下太阳上的突出物──日珥的光谱。与此同时,英国也组织了观测日全食的远征队,其中一名叫洛基尔的天文爱好者,也带着分光镜参加了这次观测。

在这次日全食时,詹逊成功地拍摄了太阳色球的光谱。凑巧的是,他把一个日珥的光谱也拍到了。结果,他发现在日珥的d1、d2钠线旁边,还有一条黄色的发射线。“它会不会是钠的另一条谱线──d3线呢?如果不是,那又是什么呢?”詹逊这样想。为了证实这条新发现的谱线是否确实存在,他决定做进一步的观测研究。可是这次日全食已经结束了。怎么才能够在没有日全食时再观测到这条谱线呢?第二天拂晓,詹逊登上了一座高高的塔顶,做好观测日出的准备。当太阳刚从地平线钻出来,詹逊就把分光镜的细缝对准了太阳的最边缘。他做得既小心,又很巧妙,进入分光细缝的只是太阳突出物的光线。结果,昨天他在日全食时所观测到的那条谱线又出现了。这时他才确信昨天的观测结果是真实的。詹逊高兴极了,他立即写了一封信,向法国科学院报告这一重要发现。由于当时交通不方便,信从印度到法国用了两个多月的时间。

有趣的是,设在巴黎的法国科学院在同一天收到了两封信,一封来自詹逊,另一封来自英国的天文爱好者洛基尔。两封信谈的是同一发现。洛基尔的信发自英国,他是在不知道詹逊的观测结果的情况下得出了同一发现的。1868年10月26日,在巴黎科学院会议上同时宣读了这两封信。科学家们对这一重要的发现很感兴趣。后来,为了纪念这一重要的历史发现,法国科学院铸造了金质奖章。奖章正面刻着詹逊和洛基尔的头像,下面写着:“1868年8月18日珥光谱分析”,背面是驾着四匹马战车的“阿波罗”太阳神像。

詹逊和洛基尔在日珥光谱中发现的那条橙黄色明线(d3)是从哪儿来的呢?或者说,这条黄线表示了什么呢?当时的化学家们所具有的物质表中,没有一种物质的光谱里有这样的黄线。1869年,洛基尔在实验中再次作了仔细的检查,发现这条明线确实与当时地球上已知的任何元素的谱线不相对应。因此他认为,这是属于地球上所没有的太阳物质产生的谱线。洛基尔把这种元素命名为“helium”,原意为“太阳”。这就是后来人们常提到的“氦”。历史上有一段时间,把氦称为“太阳元素”。

地球上真的没有氦吗?在日珥d3线发现后的27年,一位名叫雷姆塞的英国化学家终于在地球上也找到了氦。当时,他正在分析一种叫钇铀矿的矿石,发现它与硫酸作用时可放出一种气体。雷姆塞很想知道这是什么气体,就委托一位物理工作者用分光镜观察,结果发现,它在黄区发出的一条明亮的谱线,正是1868年日全食观测时发现的d3线。就这样,以往认为高不可攀的“太阳元素”,总算在地球上也找到了。

科学家的研究表明,不仅仅是太阳,任何一个天体,只要它发出的光有足够的强度,能产生可以测量的光谱,人们就能够知道它的化学成分和含量。

1929年,美国天文学家罗素(1877—1957),在仔细地研究了太阳光谱之后,证明太阳上氢的含量多得惊人。他断定氢占了太阳总体积的五分之三。美国天文学家门泽尔曾估计,太阳总体积的81.76%是氢,18.17%是氦,其他元素只占0.07%。

人们经过多年来对数以万计的夫琅和费线进行精细的“普查”,已经在太阳大气中发现了60多种化学元素。这些元素在地球上都能找到。

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