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宇宙奥秘篇-“太阳元素”的发现

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分光镜。当时,一位法国天文学家詹逊,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。为了在没有日全食时再观测到这条谱线。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。当太阳刚从地平线升起时,詹逊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。詹逊之余马上写了一封信,向法国科学院报告这一重要发现。但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。两封信谈的是同一结论。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科学发现,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?当时已知的物质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。为了知道这是什么气体,他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,总算在地球上也找到了,以往认为高不可攀的“太阳元素”。

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,发现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则估计,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福朗和斐线进行精细的“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。