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第26章 “太阳元素”——氦的发现

在太阳光谱观测研究中,发生过下面两个很有趣的故事。

1868年8月18日,在印度、马来群岛一带发生日全食,英国和法国的几个远征队奔赴现场观测。当时普鲁士与法国在交战,巴黎被普军围困,让森冒着生命危险,晚上乘气球偷越敌营,奔赴印度,其精神实可赞叹!他在日全食时拍摄到日珥的光谱,看到有氢的很强发射谱线,还发现一条黄色(波长578.6纳米)的发射谱线。第二天,他又把光谱仪对向日轮边缘之上“日珥”所在位置(这时日轮光太强,肉眼看不出日珥),结果发现这些谱线依然可见。于是,他发现了在非日全食时、利用这些谱线观测日珥的方法。他立即写信把这一发现报告给法国科学院。说来真巧,这年10月底,法国科学院不仅收到让森的报告,而且在同一天也收到英国天文学家洛基尔报告同样发现的信。为此,法国科学院特地铸造了有他们头像的金质纪念章。1869年,洛基尔进一步查明,这条黄色谱线跟当时已知任何元素的谱线都不符合,他认为这条谱线是太阳的特有元素“氦”(意即太阳的元素)产生的。直到1895年,英国化学家拉姆齐才在地球矿石中分析出氦。

1869年,美国天文学家哈克尼斯在日冕光谱中发现一条绿色谱线。下一年,美国天文学家扬测定出它的波长为530.3纳米,发现它跟任何元素的已知谱线都对不上号,于是只能设想它仅是日冕的元素“氪”发射的。以后又发现同样未知来由的波长为673.4纳米、670.2纳米等的谱线。直到1941年,瑞典光谱学家埃德伦才揭开日冕谱线之谜,原来,日冕是高温(达到百万度!)和物质密度很小(约1千克/千米3)的,在这种条件下,铁原子失去很多电子,成为高度电离的离子,波长530.3纳米的谱线是失去13个电子的铁离子(符号为FeXⅢ)发射的,波长673.4纳米和670.2纳米的谱线分别是失去9个和14个电子的铁离子(符号为Fe VⅣ和Fe XⅣ)发射的,因为在地球实验室的一般条件下很难产生这样的谱线,所以称它们为“禁线”。

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