Как узнают химический состав небесных тел


Менисковый телескоп системы Д. Д. Максутова, находящийся в Пулковской обсерватории.
Менисковый телескоп системы Д. Д. Максутова, находящийся в Пулковской обсерватории.

С помощью спектрального анализа ученые точно узнали химический состав звезд, комет и туманностей — огромных масс разреженного газа.

Это открытие ученых было торжеством материалистической науки, доказавшей ошибочность утверждений некоторых философов прошлого века, что человеческое познание ограниченно и люди никогда не смогут узнать химический состав небесных светил.

Однако вернемся к загадочному спектру Солнца, перерезанному темными линиями, и к похожим на него в этом отношении спектрам звезд. Тайна этих темных линий выяснилась, когда между спектроскопом и пламенем свечи, дающей спектр в виде радужной полоски без линий, поместили газ, более холодный, чем пламя. В радужной полоске спектра появились темные линии, причем в тех самых частях спектра, где этот газ сам по себе давал бы в спектре цветные линии. Оказалось, что газ поглощает из состава спектра более горячего источника света (в данном опыте — свечи) те самые лучи, которые он сам излучает в раскаленном состоянии. Отсюда ученые сделали вывод, что раскаленные поверхности Солнца и звезд дают спектры в виде радужных полосок, но эти поверхности окружены менее раскаленными и разреженными газами, которые и вызывают появление в спектре темных линий. Эти газы образуют вокруг Солнца и звезд атмосферы, химический состав которых можно узнать по темным линиям спектра. Заметим, что поверхности Солнца и звезд хотя и дают такой же спектр, как жидкие и твердые раскаленные тела, но состоят из раскаленных газов, более плотных, чем окружающие их атмосферы.

Спектры светил говорят нам не только об их химическом составе. В них можно «прочитать» еще многое, если изучить «спектральную грамоту». Например, у сравнительно холодного тела самой яркой оказывается красная часть спектра. Чем тело горячее, тем менее ярки красные лучи в его спектре по сравнению с остальными и тем белее его цвет. Так ученые определяют температуру звезд по их цвету, или спектру.

Зеркально-линзовый телескоп системы Г. Г. Слюсарева для фотографирования звезд и туманностей.
Зеркально-линзовый телескоп системы Г. Г. Слюсарева для фотографирования звезд и туманностей.

Уже давно ученые высказывали предположение, что, когда источник света движется относительно наблюдателя, линии в его спектре должны немного смещаться: при приближении источника света линии должны смещаться в сторону фиолетового конца спектра, и тем больше, чем больше скорость движения источника света; при удалении они должны смещаться к красному концу спектра.

Русский ученый акад. А. А. Белопольский при помощи очень сложных и точных опытов подтвердил, что линии спектра действительно смещаются именно таким образом. После этого стало возможным уверенно определять по спектру скорость и направление движения небесных тел, а в связи с этим ученые сделали много и других интересных открытий, о которых рассказывается в других статьях этого сайта.

Хотя на фотографиях спектры не получаются цветными, но ученые теперь уже хорошо знают, какому именно цвету соответствует то или другое место на черно-белой фотографии спектра. Для изучения светил применяются в наше время различно устроенные радиотелескопы, регистрирующие излучение радиоволн некоторыми небесными телами.

Прежде чем астроном из своих наблюдений сделает вывод, ему обычно приходится производить много разных измерений и вычислений.