太阳中最重要的元素是什么?
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发布时间：2023-05-10 01:12
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时间：2023-06-26 21:11
1842年7月8日，欧洲南部发生了一次日全食。当时，来自英国、法国、德国和*的许多天文学家聚集在南欧，观测这次难得的日全食。
当月球慢慢地遮住太阳，耀眼的日面变黑后，呈现出明亮的日轮。这时，人们发现，日轮的边缘喷射着非常壮丽的玫瑰色的光晕。同时人们还惊奇地发现，在日轮边缘有几团巨大的深红色的火焰。对此，人们提出了不少疑问：这是月亮上的火山还是太阳的光斑？或是由于眼睛疲劳而引起的幻觉？
1860年初，欧洲又发生了日全食。在观测中人们确认，日轮边缘这种“突出物”是太阳喷出的火舌。有的天文学家为这一现象照了像。有的天文学家甚至还把日轮边缘的突出物画了下来。突出物常出现在日轮边缘，好像太阳长了耳朵一样。为此，天文学家把它称为“日珥”。“珥”在汉语里的意思是女子的珠玉耳饰。
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那种分光镜。当时，一位名叫詹逊的法国天文学家，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*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。怎么才能够在没有日全食时再观测到这条谱线呢？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。当太阳刚从地平线钻出来，詹逊就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。詹逊高兴极了，他立即写了一封信，向法国科学院报告这一重要发现。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。两封信谈的是同一发现。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历史发现，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*明线（D3）是从哪儿来的呢？或者说，这条黄线表示了什么呢？当时的化学家们所具有的物质表中，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。雷姆塞很想知道这是什么气体，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，以往认为高不可攀的“太阳元素”，总算在地球上也找到了。
科学家的研究表明，不仅仅是太阳，任何一个天体，只要它发出的光有足够的强度，能产生可以测量的光谱，人们就能够知道它的化学成分和含量。
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，证明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曾估计，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夫琅和费线进行精细的“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。
“化验”太阳
看了这个题目，少年朋友一定会感到奇怪，太阳离我们那么遥远，怎么进行化验呢？我说的可不是“天方夜谭”，早在1859年，就有科学家对太阳“化验”过了。
1859年的一天夜里，本生和基尔霍夫在实验室窗前向外眺望，发现16千米外的曼海姆城发生了大火灾。两位科学家好奇地用分光镜观察这片火光，竟在大火的光谱中找到了钡和锶的光谱线。由此，本生突然想到，既然可以用分光镜分析曼海姆城的火光，为什么不能用它“化验”太阳呢？
他们首先遇到的就是30多年前夫琅和费留下的太阳光谱中的暗线之谜。基尔霍夫对暗线中的D线最感兴趣，因为那是太阳光谱里最明显的暗线之一。1859年10月，基尔霍夫用自己的试验证明了D线是在钠的光谱位置上。实验是怎样进行的呢？他首先用分光镜看太阳的光谱，记下了D线的位置，然后遮住阳光，点燃了本生灯，在灯上燃起钠盐。果然，钠的粗亮的黄线正好出现在D线的位置上。
在进一步的实验中，基尔霍夫注意到，一团较冷的物质蒸气所吸收的波长，恰恰等于这种物质炽热发光时所发射的波长，也就是“吸收光谱”。例如冷的钠蒸气吸收的暗线与炽热的钠蒸气发出的亮线位置丝毫不差。所以吸收光谱的暗线与发射光谱的亮线一样，都可以作为鉴别元素的标志。基尔霍夫由此证明了太阳上存在着钠。
夫琅和费“暗线之谜”终于被解开。原来是太阳表面发出的白光，能产生连续光谱。当白光通过太阳外围的大气时，太阳外围大气中的某些元素，会把连续光谱中相应的谱线吸收掉。正是由于这个原因，当初夫琅和费接收的太阳光谱中才出现了暗黑的谱线。
在解开夫琅和费“暗线之谜”以后，基尔霍夫和本生又用铁作了实验。铁的光谱有60多条亮线，而在太阳光谱中60多条亮线的位置上，正好有60多条夫琅和费暗线。由此说明太阳上有铁。不久，基尔霍夫用同样的方法，又证明了太阳光谱中H和K这两条暗线是由钙产生的，说明太阳大气里存在着钙。
两位科学家竟然在离太阳1.5亿千米之遥的地球上，测出了太阳的化学成分！真是了不起的成就。1862年，瑞典的化学家昂格斯特罗姆又证明了太阳上存在着氢元素。从那以后，天文学家们开始以光谱分析作为一种强有力的天文研究手段，“化验”太阳的工作不断地取得新的成果。
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