Расплетая радугу: наука, заблуждения и тяга к чудесам

Есть два способа, которыми можно наблюдать линии Фраунгофера. Я пока упомянул темные линии на фоне радуги. Они возникают, потому что каждый элемент на пути света поглощает специфичные длины волн, избирательно удаляя их из наблюдаемой радуги. Но аналогичный рисунок ярких цветных линий на темном фоне создается, если тот же элемент заставить светиться, как в случае, когда он входит в состав звезды.

Уточнение Фраунгофера ньютоновского расплетения было уже известно, когда французский философ Огюст Конт опрометчиво написал относительно звезд:

Мы никогда не сможем изучать, любым методом, их химический состав или их минералогическую структуру… Наше определенное знание звезд обязательно ограничено их геометрическими и механическими признаками.

Курс позитивной философии (1835).

Сегодня, благодаря тщательному анализу штрихкодов Фраунгофера в звездном свете, мы знаем довольно подробно, из чего сделаны звезды, хотя наши перспективы их посещения едва ли сколько-нибудь лучше, чем они были во времена Конта. Несколько лет назад мой друг Чарльз Симони проводил дискуссию с прежним председателем американского Федерального резервного банка. Этот джентльмен знал, что ученые были удивлены, когда НАСА обнаружило, из чего действительно сделана Луна. Так как луна намного ближе, чем звезды, рассуждал он, наши предположения о звездах, вероятно, будут еще более неправильны. Звучит правдоподобно, но, как мог сказать ему доктор Симони, в реальности все наоборот. Независимо от того, насколько далекими могут быть звезды, они испускают свой собственный свет, и в этом вся разница. Весь лунный свет — отраженный свет солнца (факт, в который Д. Г. Лоуренс, как говорят, отказался верить: это оскорбляло его поэтические чувства), поэтому его спектр не помогает нам анализировать химическую природу луны.

Современные инструменты потрясающе превосходят призму Ньютона, но сегодняшняя наука спектроскопия — прямая преемница его расплетения радуги. Спектр испускаемого звездою света, особенно его фраунгоферовы линии, говорят нам очень детально, какие химические вещества присутствуют в звезде. Они также говорят нам о температуре, давлении и размере звезды. Они являются основой исчерпывающей классификации естественной истории звезд. Они помещают наше солнце на подобающее ему место в большом каталоге звезд: класс G2V, желтый карлик. Цитирую популярный журнал астрономии, «Sky and Telescope», от 1996 г.:

Тем, кто может понять его значение, спектральный код сразу же говорит, какого рода объектом является звезда — о ее цвете, размере, и яркости, ее истории и будущем, ее особенностях, и как она выглядит в сравнении с Солнцем и звездами всех других типов.

Благодаря расплетению звездного света в спектроскопах мы знаем, что звезды являются ядерными печами, сплавляющими гелий из водорода, который преобладает в их составе; затем сжимают вместе ядра гелия в следующий каскад примесей, что создает большую часть остальных элементов, формируя атомы среднего размера, из которых, в конечном счете, созданы мы.