August/Septembrie 2014 (Volumul 23, Numărul 8)

18 august și 20 octombrie 1868: Descoperirea heliului

Pictura lui JanssenLockyer-Norman
Fotografii de Wikipedia Commons

Pierre Janssen (sus) și Joseph Norman Lockyer (jos), descoperitorii heliului.

În ciuda faptului că este al doilea cel mai abundent element din universul observabil, heliul este relativ rar pe Pământ, fiind produsul dezintegrării radioactive a unor elemente precum uraniul. De fapt, este atât de rar încât heliul a fost descoperit abia în 1868, datorită eforturilor a doi oameni de știință în special, unul în Anglia, iar celălalt în Franța.

În 1859, Gustav Kirchoff și-a dat seama că este posibil să deducă compoziția chimică a Soarelui și a altor stele prin analiza spectrelor de lumină pe care acestea le emit. Kirchoff a folosit această metodă pentru a descoperi cesiu și rubidiu. Astronomii au fost deosebit de interesați să studieze proeminențele solare: explozii colorate asemănătoare unor flăcări despre care acum se știe că sunt nori fierbinți de gaz dens. Cel mai bun mod de a face astfel de observații, credeau oamenii de știință, era în timpul unei eclipse solare.

Născut la Paris, Pierre Janssen a suferit în copilărie un accident care l-a lăsat șchiop permanent. A studiat matematica și fizica la Universitatea din Paris, devenind în cele din urmă profesor de arhitectură acolo în 1865. Însă interesele sale s-au extins cu mult dincolo de această specialitate și s-a trezit implicat în numeroase expediții științifice legate de astronomie și geofizică. De exemplu, a călătorit în Peru pentru a studia ecuatorul magnetic și în Italia și Elveția pentru a studia spectrul solar.

În 1868, Janssen a călătorit în Guntur, India, pentru a observa eclipsa de soare. El s-a concentrat asupra proeminențelor solare și a concluzionat că acestea sunt formate în cea mai mare parte din hidrogen gazos, încălzit la temperaturi extrem de ridicate. Dar pe 18 august, când a observat spectrul solar prin spectroscopul său, a observat că lungimea de undă a liniei galbene care se presupunea că indică prezența sodiului nu se potrivea de fapt cu lungimea de undă a acestui element. De fapt, nu se potrivea cu lungimea de undă a niciunui element cunoscut până în prezent. Linia era suficient de luminoasă, s-a gândit el, încât ar trebui să fie vizibilă chiar și fără ajutorul unei eclipse, cu condiția să se găsească un mijloc de a filtra toată lumina vizibilă, cu excepția acestei lungimi de undă. Așa a ajuns să inventeze spectrohelioscopul pentru a analiza mai bine spectrul soarelui.

La o distanță de 8.000 de kilometri, la 20 octombrie 1868, astronomul englez Joseph Norman Lockyer a reușit și el să observe proeminențele solare în plină zi. Lucrarea sa care detalia aceste observații a ajuns la Academia Franceză de Științe în aceeași zi cu lucrarea lui Janssen, astfel încât ambii bărbați au primit creditul pentru descoperirea heliului.

La început a fost o onoare îndoielnică: Mulți colegi se îndoiau că acesta ar putea fi un element nou și au ridiculizat concluziile lor. Alții credeau că heliul putea exista doar în soare. În 1882, fizicianul italian Luigi Palmieri analiza lava de pe Muntele Vezuviu când a observat aceeași linie spectrală galbenă revelatoare în datele sale – primul indiciu al existenței heliului pe Pământ. Vor mai trece încă 12 ani până când chimistul scoțian William Ramsey va găsi alte dovezi experimentale ale acestui nou element.

Fiul unui inginer civil și nepotul unui cunoscut geolog scoțian, Ramsey și-a obținut doctoratul la Universitatea Tübingen din Germania și, în cele din urmă, s-a alăturat facultății de la University College din Londra, publicând mai multe lucrări despre oxizii de azot. În 1894, inspirat de o prelegere a lui Lord Rayleigh, Ramsey a izolat cu succes un nou gaz fără reactivitate chimică – primul gaz inert, pe care l-a numit argon, după cuvântul grecesc pentru „leneș”. Ulterior, el a descoperit alte gaze inerte: neon, kripton și xenon, obținând în cele din urmă Premiul Nobel pentru chimie în 1904 pentru realizările sale.

În 1895, Ramsey studia o bucată de minereu de uraniu (cleveită), pe care a tratat-o cu acizi minerali. El spera să izoleze argonul prin separarea azotului și a oxigenului din eșantion cu acid sulfuric. În schimb, a observat prezența unui gaz neobișnuit blocat în interiorul specimenului – apărând la spectroscop ca o „glorioasă eflorescență galbenă”, potrivit lui Lockyer, căruia Ramsey îi trimisese eșantionul pentru verificare. Spectrul său se potrivea cu cel al noului element propus, observat în cromosfera solară.

După ce a efectuat teste pentru a se asigura că linia era într-adevăr un nou element, spre deosebire de o nouă formă de hidrogen, lucrarea lui Ramsey a apărut în Proceedings of the Royal Society of London mai târziu în acel an, iar chimiștii suedezi Per Teodor Cleve și Abraham Langlet au izolat cu succes gazul din cleveit. Lockyer a botezat noul element heliu, după cuvântul grecesc pentru soare (helios).

Janssen, între timp, nu a stat degeaba în anii care au urmat observațiilor sale seminale. El a călătorit în întreaga lume pentru a asista la mai multe eclipse solare în 1870, 1875, 1883 și 1905. Pentru eclipsa din 1870 din Alger, a evadat din Paris – pe atunci sub asediu în plin război franco-prusac – într-un balon cu aer cald. De asemenea, a asistat la tranzitul lui Venus în Japonia, în 1874, și din nou în Algeria, în 1882, cu scopul de a surprinde pe film momentul exact în care a început tranzitul. Pentru a face acest lucru, a inventat un instrument numit revolverul cu ceas, capabil să realizeze o serie de 48 de expuneri în 72 de secunde, folosind procesul fotografic dagherotip. Imaginile rezultate au fost suficient de bune pentru a încuraja alți astronomi să adopte metoda sa pentru viitoarele tranzite.

În 1893, a construit un observator pe Muntele Blanc, stabilind pe bună dreptate că se putea obține un avantaj considerabil la altitudini mai mari, unde atmosfera era mai rarefiată. Având atunci 69 de ani, a făcut totuși ascensiunea și a petrecut câteva zile făcând observații. A avut chiar două apariții în primele filme ale faimoșilor frați Lumière. Janssen a murit la 23 decembrie 1907, la doar trei ani după ce cele peste 6000 de fotografii solare ale sale au fost colectate și publicate în Atlas de Photographies Solaires.

Lasă un comentariu