Строение вселенной - Воронцов-Вельяминов Борис Александрович. Страница 17

Еще поразительнее вещество, из которого состоят белые карлики. Оно тяжелее воды в тысячи, а у некоторых звезд даже в миллионы раз. Тем не менее это вещество химически не отличается от веществ, известных на Земле, и является газом. Оно отличается от них лишь своим состоянием — состоянием огромного сжатия или уплотнения под действием давления, которое недра звезды испытывают благодаря весу вышележащих слоев газа.

Наше Солнце относят к разряду желтых звезд средней светимости, среднего размера и средней температуры. Как Земля среди планет, так и Солнце среди звезд ничем особенным не выделяется. Мы бы не узнали его среди миллионов подобных ему солнц, рассеянных в нашей звездной системе.

ИЗ ЧЕГО СОСТОЯТ СОЛНЦЕ И ЗВЕЗДЫ

Защитники идеалистического религиозного мировоззрения, уверяя, будто мир непознаваем, утверждали в виде примера, что человек никогда не сможет узнать химический состав далеких небесных тел. Однако развитие материалистической науки посрамило подобные утверждения. Химический состав небесных тел удалось выяснить при помощи так называемого спектрального анализа. В приборе спектроскопе свет через узкую щель попадает на стеклянную трехгранную призму и в ней разлагается на свои составные части. Получается полоска, называемая спектром. Дело в том, что твердые и жидкие раскаленные вещества дают непрерывный или сплошной спектр: в нем, в этой радужной полоске, содержатся без перерыва все цвета спектра, все длины волн.

_{Получение спектра.}

Направим на щель спектроскопа луч солнечного света. Что мы тогда увидим?

Оказывается, что спектр Солнца — непрерывный, но он перерезан поперек своей длины какими-то узкими темными линиями. Непрерывный спектр, перерезанный такими линиями, называется спектром поглощения. Так же выглядят и спектры звезд.

Вскоре после того, как в спектре Солнца были обнаружены темные линии, некоторые из ученых обратили внимание на такое явление: в желтой части этого спектра есть темная линия, которая занимает то же положение, что и яркая желтая линия в спектре разреженных светящихся паров натрия. Что это означает? Для выяснения вопроса ученые сделали специальный опыт.

Был взят раскаленный кусок извести, дающий непрерывный спектр без всяких темных линий. Затем перед этим куском извести было помещено пламя газовой горелки, содержащей пары натрия. Тогда в непрерывном спектре, полученном от раскаленной извести (свет которой прошел через пламя горелки), появилась в желтой части темная линия. Стало ясно, что пары натрия, сравнительно более холодные, чем известь, поглощают или задерживают те же самые лучи, которые эти пары сами по себе способны испускать.

Подобные опыты были повторены и с разными другими веществами. Таким образом, было окончательно установлено следующее: светящиеся газы и пары поглощают тот самый свет, который они сами способны испускать, будучи достаточно нагреты.

Так была раскрыта тайна появления темных линий в солнечном спектре.

Очевидно, Солнце или звезду — раскаленное тело, испускающее белый свет, спектр которого непрерывен — окружает слой более холодных, но все же раскаленных газов. Эти газы и образуют вокруг Солнца его оболочку, или атмосферу. А в этой атмосфере содержатся пары натрия, поглощающие из лучей солнечного спектра лучи, которые натрий способен испускать. Поглощая, задерживая эти лучи, пары натрия создают в свете Солнца, прошедшем сквозь его атмосферу и дошедшем до нас, недостаток желтых лучей. Вот почему в соответствующем месте желтой части спектра Солнца мы находим темную линию.

Так, не побывав никогда на Солнце и звездах, находящихся от нас на колоссальных расстояниях, мы можем утверждать, что в составе атмосферы Солнца и звезд есть натрий.

Таким образом было точно определено, какие еще химические элементы входят в состав солнечной атмосферы.

Установили присутствие в солнечной атмосфере множества известных нам на Земле химических элементов. Среди них находятся: газы — водород, азот; металлы — натрий, магний, алюминий, кальций, железо и многие другие. В 1942 году было обнаружено присутствие на Солнце золота, хотя и в небольшом количестве.

_{Виды спектров: 1 — непрерывный, в котором цвета переходят друг в друга, как в радуге; 2 — спектр поглощения; темные линии перерезают непрерывный спектр; 3 — спектр излучения из ярких цветных линий.}

Такие химические элементы, как, например, хлор, бор, иод, ртуть и некоторые другие, не были найдены на Солнце по их линиям в спектре. Одной из причин, возможно, является то, что эти элементы находятся не в атмосфере Солнца, а в его недрах. Между тем темные линии в спектре вызывают только те элементы, которые находятся в атмосфере Солнца и поглощают свет, идущий из более глубоких и более плотных, раскаленных слоев Солнца.

Итак, можно допустить, что такие химические элементы, как хлор, бор, иод, ртуть и другие, на Солнце или в солнечной атмосфере имеются, но мы их обнаружить еще не можем.

Спектры звезд, свет которых (собранный с помощью телескопа) тоже можно направить в спектроскоп, похожи на спектр Солнца. И по их темным линиям мы можем определить химический состав звездных атмосфер так же, как мы определили химический состав солнечной атмосферы по темным линиям спектра Солнца.

Оказывается, химический состав атмосфер звезд мало отличается от химического состава Солнца и нашей Земли. Во всяком случае (это чрезвычайно интересно и важно), ни на Солнце, ни на звездах не найдено таких химических элементов, которые не были бы известны на Земле. Напомним, что и газ гелий, который сначала был обнаружен на Солнце, потом был найден на Земле.

По четкости, с которой видны темные линии спектров Солнца и звезд, можно определить долю каждого химического вещества в составе их атмосфер.

Таким путем ученые установили, что даже количественно химический состав атмосфер Солнца и звезд очень похож на количественный химический состав земной коры. Это подтверждает материальное единство Земли и вселенной, вопреки религиозным утверждениям о мнимом отличии земного от всего небесного.

Самый легкий из всех газов, из всех химических элементов — водород — составляет на Солнце 42 процента по весу. На долю кислорода приходится 23 процента по весу. Столько же приходится на долю всех металлов, вместе взятых. Углерод, азот и сера составляют вместе 6 процентов от состава солнечной атмосферы. И только 6 процентов приходится на все остальные элементы.

Надо учесть, что атомы водорода легче всех остальных. Поэтому их число далеко превосходит число всех других атомов. Из каждой сотни атомов в атмосфере Солнца и звезд девяносто атомов принадлежит водороду.

НЕОБЫКНОВЕННЫЕ ЗВЕЗДЫ

Спектральный анализ позволяет открывать нам многое из того, что совсем не видно глазу. Приведем интересный пример.

Есть такие звезды, которые, если рассматривать их в телескоп, оказываются двойными, то-есть каждая состоит из двух звезд. И обе они обращаются одна около другой по закону всемирного тяготения, так же как наша Земля обращается вокруг Солнца. Иногда из этих двух солнц одно бывает красным, другое — голубоватым. Представьте себе, какая поразительная игра красок, какая удивительная смена дней должна происходить на какой-нибудь планете, обращающейся около одного из этих солнц. Голубой день следует за красным, а иногда на небе одновременно сияют два цветных солнца. Природа и в мире звезд бесконечно разнообразна.

Есть такие двойные звезды, которые либо очень близки одна к другой, либо находятся от нас так далеко, что их свет сливается вместе, даже если рассматривать эти звезды в самые сильные телескопы. И в этих случаях, когда телескоп никак не может нам помочь установить, что здесь — одна звезда или две, спектральный анализ безошибочно вскрывает картину, точно устанавливает истину. Поясним, как это происходит.