Мы с Кирхгофом ходим парой

Говорят, нет на свете настоящей дружбы. Особенно среди ученых. Думаете, им бы только спорить да полемизировать? Ан нет, бывают и они не разлей вода, хоть и нечасто.

Когда Роберт Бунзен и Густав Кирхгоф совершали свои ежедневные совместные прогулки, им вслед удивленно оборачивались. Высоченный широкоплечий Бунзен в высоченном же цилиндре и с сигарой во рту – и миниатюрный Кирхгоф, громко разговаривающий и с жаром жестикулирующий… Кирхгоф увлекался литературой, театром, умел декламировать перед публикой. Бунзена же было не вытащить из холостяцкой квартиры хоть на какое-нибудь представление, он признавал одну только науку. Но оба они были талантливы: Бунзен в химии, а Кирхгоф – в физике. И как пошутил их общий знакомый, самым большим открытием Бунзена было «открытие» Кирхгофа.

В общем, такие разные, они были неразлучны. И постоянно обсуждали свои эксперименты. Обсуждали-обсуждали и вдруг подумали: а не поработать ли им вместе над чем-нибудь общим? Бунзен своим единственным глазом (второй был потерян во время лабораторных опытов) увидел большую перспективу в таком сотрудничестве.

Тогда не только в лабораториях, но и в светских салонах увлекались разложением света на радужные полоски спектра с помощью стеклышек. Но Кирхгоф сконструировал целый спектроскоп – пожертвовал для этого подзорную трубу, распилив ее пополам и воткнув половинки в деревянный ящик из-под сигар! А Бунзен внес свой вклад в виде горелки (сейчас даже начинающий химик знает горелку Бунзена, которая дает бесцветное пламя; теперь, правда, насчет авторства Бунзена сильно сомневаются, но это не лишает горелку ее «фамилии»).

Так друзья-приятели начали изучать спектры. Они помещали в пламя горелки все подряд, от молока до сигарного пепла, и смотрели на цвет. Чтобы определить, какой цвет спектра у какого вещества, они многократно фильтровали, промывали, растворяли – работа была на редкость кропотливой, но разве им привыкать? Натрий давал линию ярчайшего желтого цвета, калий – фиолетового, кальций – кирпично-красного…

От разноцветных линий уже рябило в глазах. Но это было здорово! Получается, можно определить, из чего состоит все вокруг! Так появился спектральный анализ…

Из окна лаборатории открывался вид на долину Рейна и городок Мангейм. Как-то раз в Мангейме случился пожар, а Бунзен с Кирхгофом возьми да и погляди на огонь через спектроскоп. В пламени четко виднелись линии бария и стронция.

Вскоре после этого бледный взволнованный Кирхгоф встретил своего напарника чуть не криком:

– На Солнце есть натрий! На Солнце натрий!

– Что ты хочешь этим сказать?

А сказать Кирхгоф хотел то, что по спектру можно, пожалуй, изучать не только земные вещества, но и небесные светила. Мысль была дерзкой. «Все скажут, что мы сошли с ума», – заявил Бунзен, но тут же кинулся к спектроскопу.

Удивление было велико. В спектре Солнца товарищи обнаружили точно такие же линии, как и у известных на Земле веществ.

– Бунзен, я уже сошел с ума, – прошептал один.

– Я тоже, Кирхгоф, – ответил второй.

Далекие звезды приоткрыли свои тайны двум друзьям-ученым. Их метод потом позволил обнаружить новое вещество – гелий, которого на Солнце было сколько угодно.

А лично Бунзен открыл еще два новых элемента, которым не долго думая дал названия по цветам их спектра: цезий – «небесно-голубой» и рубидий – «красный». Просто Бунзен исследовал Дюркгеймскую минеральную воду, которую ему прописали пить.

Спектральным анализом заинтересовались уже многие. Таллий, индий и галлий тоже обнаружили благодаря ему.

Но надо же, всего за пару лет до этих событий вопрос о составе Солнца считался для науки вовеки неразрешимым. Сейчас же не только Солнце, но и любой видимый космический объект можно изучить при помощи спектра. В лабораториях стоят точнейшие компьютерные спектрометры стоимостью не одну сотню тысяч долларов… Это прапрапраправнуки сигарного ящика Бунзена и Кирхгофа.

Лед и пламень

Солнце… Оно заставляет нас просыпаться по утрам и прятать с наступлением лета пальто в шкаф. Вокруг него вращаются планеты, кометы, астероиды, оно испаряет океаны и зеленит растения. От него и энергия, и еда, и положительные эмоции! И нам тепло, светло и уютно на нашей планете (а без Солнца мы бы по ней даже в обличье каких-нибудь земляных червей не ползали).

Неудивительно, что за этим чудом, дарующим жизнь, человек никогда не уставал наблюдать. Сначала с первобытным страхом, потом с восторгом перед его божественной сущностью. И когда греческий философ Анаксагор робко заикнулся о том, что Солнце – никакая не колесница Гелиоса, а раскаленный шар «размерами больше, чем Пелопоннес», то угодил в тюрьму за вольнодумство. Пострадал и любопытный Исаак Ньютон. Однажды он удумал столь долго смотреть на Солнце, сколько смогли выдержать глаза. Эксперимент, к счастью, не лишил его зрения, но вынудил просидеть несколько дней в полутемной комнате. Однако жертва не была напрасной: он впоследствии сумел вычислить приблизительную массу и плотность светила.

Но за счет чего оно все-таки светится – это выше людского понимания. Что это – огромная лампа или, может, факел?

Ломоносов подошел к этому вопросу творчески. И он даже не знал, насколько оказался близок к истине, когда посвящал Солнцу пышные, по своему обыкновению, строки:

«Кипящая» звезда в действительности – газ. Но этот газ тяжелее Земли в триста тридцать тысяч раз и имеет в диаметре 1 392 000 километров. И это громадное создание называют желтым карликом!

Родилось Солнце из газопылевой туманности, просуществовало уже примерно половину своей предполагаемой жизни, и дальнейшая его судьба, к сожалению, не очень радужна. Желтому карлику предстоит превратиться в красного гиганта, потом снова вернуться в стадию туманности. Жизнь на Земле таких «перепадов настроения» не перенесет. Правда, случится все это самое близкое через четыре-пять миллиардов лет, так что нам, по крайней мере, можно не беспокоиться.

А что же насчет свечения? Были разные версии. Предполагали, что солнечная энергия выделяется из-за медленного сжатия Солнца. Но получается, что оно рано или поздно должно сжаться до размера горошины?

Гораздо интереснее рассуждал некий Чарлз Пальмер. Обдумав свою гипотезу, он выпустил в свет труд с витиеватым названием: «Трактат о высокой науке гелиографии, убедительно демонстрирующий, что наше великое светило, Солнце, представляет собой не что иное, как тело изо льда! Переворачивающий все до сих пор известные и общепринятые системы строения Вселенной».

Пальмер надеялся произвести фурор, и причина тому была веская. Солнце, дарующее тепло, льющее жаркие лучи и согревающее каждую живую клеточку, по его мнению представляло собой громадный ледяной шар. Шар выступал в качестве собирательной линзы и концентрировал на Земле сияние царствия небесного. А чтобы продемонстрировать всем свою правоту, Пальмер ждал… зимы. Дождавшись ясного морозного денька, он сделал шар изо льда и разжег от сияния царствия небесного свою курительную трубку.

Сейчас известно, что энергия Солнца – результат термоядерных реакций. Водород, который преобладает в его составе, превращается в тяжелый изотоп дейтерий, потом в гелий…

А гелий открыл англичанин Джозеф Локьер, изучая солнечный спектр по способу Бунзена и Кирхгофа. Собственно, потому этот газ и носит свое красивое название (по-гречески солнечный). Локьер достоин самого глубокого уважения не только по этой причине: он к тому же основал журнал Nature, который теперь осаждают ученые всего мира, от молоденьких аспирантов до бородатых профессоров, в надежде опубликовать свои гениальные мысли.

Немногие знают, но была и у Локьера своя собственная, любимая гипотеза солнечного сияния. Все доводы против нее он с гневом отвергал. А заключалась гипотеза вот в чем: бедное солнышко непрерывно штурмуют всякие метеориты и кометы, падая и врезаясь в него. От этой бомбардировки и выделяется энергия!

Время собирать камни

Жизнь показывает: то, что сегодня считается научным, завтра легко может превратиться в антинаучное – и наоборот. Так однажды ученые отказали в праве на существование метеоритам.

Метеорит по-гречески значит «небесный». В древности, когда что-то падало с неба, вопросов вообще не возникало – святыня, и все! У мусульман, например, есть черный камень Аль-Хаджар Аль-Эсвад, по преданию подаренный ангелом Джабраилом и бывший когда-то белым, и никому не важно, метеорит это или нет. Падающая звезда вообще объяснялась любопытством богов: когда им хочется поглядеть на нас, по земле ходящих, их сияющий взгляд пронзает небесный купол!

Но в любом случае то там, то тут на Землю периодически что-то падало. В XVIII веке европейская наука взялась за это дело всерьез. И… решила, что такое никак невозможно. Мнения разделились: кто-то подумал, что падают куски скальных вершин, которые откалываются во время грозы; кто-то предположил, что это «осколки» цивилизации каменного века или вообще окаменевшие морские ежи. Но чтобы посланцы небес… Да не могут такие тяжелые камни летать по небу! Это удел легких облачков и крылатых птиц!

Все разговоры о падающих с неба камнях (аэролитах) постановили пресекать на корню как антинаучные. Регистрировать и публиковать подобные сообщения отказывались. Свидетельства очевидцев высмеивали или в крайнем случае принимали за описание молний (полет болида – огненного шара, предшествующий падению метеорита, мог сойти за молнию, хотя и с большой натяжкой). «Небесные камни» изымали из музеев, где они только-только успевали обосноваться…

В 1768 году в Германии нашли такой горячий осколок, что к нему нельзя было притронуться. Опять же предположили, что в камень ударила молния. Но был один человек, Эрнст Хладни, немецкий физик со славянской фамилией, который заподозрил в этом неладное. В вопросах физики атмосферы он ориентировался достаточно, а изучая картину полета болидов, сильно усомнился в их связи с грозой.

Хладни засел за документы с историческими свидетельствами. Факты говорили о том, что после взрыва «огненных шаров» на землю действительно выпадали твердые массы – каменные или железные. И молнии тут ни при чем: «небесные камни» все-таки прилетают, и прилетают извне.

Как удалось ему убедить научное сообщество, неизвестно. Но в его лекциях появились упоминания о «метеорных камнях» (так Хладни называл их), которые он теперь коллекционировал. И отныне он отправлялся путешествовать только в карете с двойным дном: прятал туда свои камни от разбойников!

Тот, кто видел падающий огненный шар, часто пытается найти сам метеорит или его кусок. Но не находит. Кажущаяся близость падения обманчива. Если все-таки удастся что-то обнаружить, то такой метеорит называют «упавшим», а если вы пошли по грибы и подобрали странный обломок – это «найденный» метеорит (ну, при условии, что это вообще метеорит).

Определить «небесность» того или иного камня самим практически невозможно. И вообще, официально образец становится метеоритом только тогда, когда пройдет соответствующую регистрацию и получит справку, как в поликлинике.

А зачем вообще собирать метеориты? Да просто ходят такие легенды об огромной стоимости этих камешков, что исследовательские институты просто заваливают обломками кирпичей и галькой с просьбами провести экспертизу! Потом еще и обвиняют ученых в обмане и присвоении этого неземного богатства себе. А ведь компетентному сотруднику достаточно лишь взглянуть на плакат «Классификация метеоритов» – и все, дальнейшей экспертизы не требуется. Есть даже профессиональная байка: «Здравствуйте! Я нашел метеорит! Все действительно так, как вы описываете, все признаки сходятся. И тяжелый, и круглый! Только одного не могу понять, почему у него на тыльной стороне написано: «Один пуд»?»

Впрочем, находятся желающие прикупить необычный небесный сувенир для частной коллекции. И совсем недавно вошли в моду украшения с метеоритами – довольно странноватые на вид кулоны, бусы, кольца. Просто раздолье для фальшивометеоритчиков!