Спектральный анализ

К оглавлению
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 
17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 
34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 
51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 
68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 
85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 
102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 
119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 
136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 
153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 
170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 

Когда солнечный луч проходит через стек­лянную трехгранную призму, он разбивается на составные части — лучи всех цветов радуги.

Свет, разложенный на его составные части, называется спектром, а прибор для получе­ния и рассматривания спектров — спектро­скопом.

Радуга, сверкающая после дождя на небе, это и есть спектр Солнца, образованный ка­пельками воды, находящимися в воздухе. Но спектроскоп дает спектр Солнца чище. Кроме того, в нем на фоне радужной полоски видны пересекающие ее в разных местах многочислен­ные темные линии. Они говорят о многом. Их значение вы сейчас поймете.

Раскаленная нить электрической лампочки, пламя свечи и расплавленный металл тоже дают спектр в виде радужной полоски, но в таких полосках спектра темных линий не видно. Спек­тры разреженных газов, например светя­щихся в трубках, которыми теперь стали укра­шать вывески и витрины магазинов, имеют вид цветных линий на темном фоне.

Ученые установили, что каждое вещество, находящееся в состоянии светящихся паров или газов, дает в спектре свои собственные, всегда одни и те же цветные линии.

Например, пары металла натрия всегда дают в спектре одну и ту же яркую желтую линию, т. е. свет натрия состоит из одних лишь желтых лучей. Натрий входит в состав пова­ренной соли. Внесите на кончике перочинного ножика крупинки соли в пламя свечи, и оно окрасится в желтый цвет. Спектры других веществ состоят из большого числа иных линий разного цвета. По положению таких линий в спектре сложного вещества можно узнать его состав. Если составные части этого вещества, превратившись в пар, засветятся, то каждое из них заявит о себе в спектре определенными цветными линиями. Так по спектру выясняют химический состав газов.

Менисковый телескоп системы Д. Д. Максутова Находится на Пулковской обсерватории.

Определение химического состава небесныХ тел

С помощью спектрального анализа ученые точно узнали химический состав звезд, комет и туманностей — все они состоят из известных на Земле химических элементов.

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

Однако вернемся к 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 разреженными и менее раска­ленными 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 наэлектризованных газов, более плотных, чем окружающие их атмосферы.

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

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

Русский ученый, акад. А. А. Белопольский (см. стр. 201) при помощи сложных и точных опытов подтвердил, что линии спектра дей­ствительно смещаются именно таким образом.

Зеркально-линзовый телескоп системы Г. Г. Слюсарева для фотографирования звезд и туманностей. Установлен на Пул­ковской обсерватории.

Меридианный круг — инструмент для определения точных положений звезд.

После этого стало возможным уверенно опре­делять по спектру скорости и направления дви­жения небесных тел, а в связи с этим было сде­лано много и других интересных открытий. О них рассказывается во многих статьях этого тома.

Хотя на фотографиях спектры не получают­ся цветными, ученые теперь достаточно хорошо знают, какому именно цвету соответствует то или другое место на черно-белой фотографии спектра.

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

Определение точного времени и координат светил

На обсерваториях есть инструменты, при помощи которых определяют точнейшим образом время — проверяют часы. Без такого точного уче­та времени астрономические наблюдения теряют свою ценность. Время устанавливают по поло­жению, которое занимают светила над горизон­том. Часы обсерватории помещают в глубокие подвалы, для того чтобы они шли как можно точнее и равномернее в промежутке между вече­рами, когда их проверяют по положению звезд. В таких подвалах круглый год сохраняется постоянная температура. Это очень важно, так как изменения температуры влияют на ход часов.

За последние годы для хранения времени вместо часов с маятником стали все чаще при­менять гораздо более точные кварцевые часы. Кварцевые часы — это кристалл кварца, в ко­тором электромагнитные колебания, когда они в нем возбуждены, поддерживают свою частоту с гораздо большим постоянством, чем колеба­ния маятника в самых лучших часах при самых лучших условиях.

Для передачи сигналов точного времени по радио на обсерватории имеется специаль­ная сложная часовая, электрическая и радио­аппаратура. Передаваемые из Москвы сигналы точного времени — одни из самых точных в мире. Определение точного времени по звездам, хра­нение времени при помощи точных часов и пере­дача его по радио составляют Службу времени.

На обсерваториях при помощи специальных телескопов определяют так же положение светил на небе — их координаты. Эта работа выполняет­ся с огромной точностью.