«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 собою, а надвигается на них и заслоняет их. Вернее всего, протуберанцы — это раскалённые газовые облака, плавающие в атмосфере Солнца».
Шмидт был опытным наблюдателем. Не было оснований не верить его утверждениям. И всё-таки большинство астрономов и после Шмидта по-прежнему продолжало считать огненные выступы обманом зрения. В подлинное существование выступов учёные 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.
Спектр солнечных выступов
Во время затмения 1860 года, когда Деларю и Секки фотографировали солнечные выступы, спектроскоп уже был изобретён.
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. Аследующее солнечное затмение ожидалось только через восемь лет, 18 августа 1868 года. Не удивительно, 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 жёлтую линию. Астрономы, наблюдавшие затмение, приняли её за линию натрия. Один только Жансен установил, что это не натрий, а новое, ещё не известное 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 изо 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 звёзды, 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 всё больше и больше.
В таком спектроскопе спектральные линии солнечных выступов должны быть отчётливо 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 жёлтая линия принадлежит новому, ещё неизвестному веществу.
Почему Менделеев не верил в гелий?
Открытие гелия было встречено учёными с тем же недоверием, с каким когда-то астрономы отнеслись к утверждению Бэйли о существовании солнечных выступов. Многие серьёзные физики и химики не сразу поверили в гелий, потому что выводы Жансена и Локайера показались им недостаточно обоснованными.
В 1889 году, то есть через двадцать лет после открытия в спектре солнечных выступов жёлтой линии, знаменитый русский химик Менделеев читал в Лондоне лекцию о своих работах. В этой лекции он с негодованием отозвался о «воображаемом гелии».
«Опыт ясно показывает, — сказал Менделеев, — изменчивость напряжённости 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 состояние температуры, давления и напряжения тяжести».
Менделеев ошибся. Не прошло и десяти лет, как он был вынужден не только поверить в гелий, но и посвятить ему целую главу в новом издании своего учебника «Основы химии».
Но в одном Менделеев был всё-таки прав: 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 трёх мнимых веществ: небулия, корония и геокорония. История небулия такова. В спектре туманностей нашей звёздной 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 даёт 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 зелёную линию, так называемую линию 5303,3, которая тоже не принадлежала ни одному из известных земных веществ. А в спектре полярного сияния физики нашли другую зелёную 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 пришёл 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 не похожи 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 первом же 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 Мак Леннан и Шрем обнаружили, что и линию «геокорония» испускает кислород.
Теперь уже никто из учёных не верит в небулий, короний и геокороний.
Таким образом, возражения Менделеева имели вполне серьёзные основания: открытие новой спектральной линии ещё не доказывает существования нового вещества. Жансен и Локайер были, пожалуй, немного поспешны в своих выводах. И всё же, несмотря на это, оказались правы они, а не Менделеев: в наше время уже нет сомнений, что жёлтая линия D3 действительно принадлежит гелию — веществу, которого не знали химики до Жансена и Локайера. Гелий, найденный на Земле, даёт в спектроскопической трубочке ту же линию D3, которую обнаружил Жансен в спектре солнечных выступов.