Известно, что каждый элемент имеет свой, только ему одному принадлежащий спектр

Наука и жизньИстория

Гелий

«Наука и жизнь» № 6, 1942 год

Я. Смородинский

В 1868 г. английский астроном Локьер наблюдал в Индии, вместе с другими астрономами, полное солнечное затмение. Занимаясь изучением солнечной атмосферы, он рассматривал ее в спектроскоп. Спектр, который он при этом видел, как и все спектры раскаленных газов, состоял из множества линий различных цветов.

Эти линии обязаны своим существованием различным химическим элементам, которые в газообразном состоянии находятся в атмосфере солнца.

Известно, что каждый элемент имеет свой, только ему одному принадлежащий спектр — определенный набор линий. Не может быть такого случая, чтобы два различных элемента имели бы одинаковые спектры. Поэтому по спектру можно безошибочно обнаруживать химические элементы. Присутствие малейших следов того или иного элемента в каком-нибудь веществе немедленно сказывается в том, что в спектре вещества появятся линии, принадлежащие этому элементу. Именно поэтому для изучения солнечной атмосферы, для выяснения ее состава первым делом обращаются к исследованию ее спектра. И вот, наблюдая такой спектр, Локьер (независимо от него и француз Жансан) совершенно неожиданно обнаружил, что рядом с хорошо известными двумя желтыми линиями, принадлежащими натрию, находится еще одна третья желтая линия.

Это было удивительно. Спектр натрия был изучен очень хорошо. Было известно, что в этом спектре желтых линий, несомненно, только две и никакой третьей не может появиться. С другой стороны, и ни у какого другого элемента не было известно такой линии. Оставалось только допустить, либо, что спектры на солнце отличаются от спектров на земле, либо же, что эта новая желтая линия не принадлежит ни одному из известных в то время элементов, что на солнце существует еще один неизвестный элемент, пары которого и порождают эту линию.

Первое объяснение было очень неправдоподобным. До сих пор все линии в спектре солнечной атмосферы удавалось отождествить с соответствующими линиями в спектрах известных элементов — они были в точности такими же, какие наблюдались в спектрах этих элементов на земле. Было бы странным, что вдруг одна какая-то желтая линия появляется только на солнце.

Поэтому Локьер, в конце концов, склонился ко второму объяснению происхождения этой удивительной линии — к тому, что действительно на солнце существует элемент, которого на земле никто не видел. Этот новый элемент, о котором только и было известно, что в его спектре находится желтая линия, лишь немного сдвинутая по отношению к линиям натрия, Локьер назвал гелием, от греческого слова «гелиос» — что значит солнце.

Сразу же после открытия Локьера стали пытаться обнаружить гелий и на земле. Но все эти попытки не приводили к успеху. Казалось, что гелий существует только на солнце. Лишь в 1895 г. английский химик Рамзай, нагревая минерал уранит, наконец получил гелий. За несколько лет до Рамзая, еще в 1891 г., Хиллебрандт также заметил, что при нагревании этого минерала выделяется какой-то газ, который он, однако, счел за азот, отметив, что со спектром этого азота дело обстоит не совсем в порядке, что в нем имеются какие-то странные линии.

Только после того, как Рамзай вновь получил этот газ, было показано, что спектр его содержит ту же самую желтую линию, которую Локьер увидел в спектре солнца и которой не было ни в одном из известных спектров.

Таким образом оказалось, что странный спектр, который получил Хиллебрандт, был странным вовсе не потому, что у него был необычный азот, а потому, что этот газ был совсем не азотом, а тем самым солнечным газом, который уже отчаивались найти.

Так, через 27 лет после того, как он был открыт на солнце, гелий был обнаружен и на земле.

И тогда-то оказалось, что он вовсе не так уже редок, как думали раньше. Атмосфера, которая нас окружает, содержит гелий, правда, в весьма скудных количествах. В 1000 кубических метрах воздуха находится только 5 литров гелия. Гелий содержится также во многих минералах, он входит в состав многих газовых источников. Вероятно, на земле его имеется не меньше, чем на солнце.

Чем же оказался гелий?

Это — газ без цвета и запаха, похожий на воздух, но только значительно легче его. Из всех газов только водород обладает еще меньшим удельным весом. Гелий по своим химическим свойствам принадлежит к числу так называемых благородных (или инертных) газов. Это название они получили потому, что они не вступают в реакцию ни с какими другими элементами. К числу таких газов, кроме гелия, принадлежат еще, например, неон и аргон — газы, которыми наполняют светящиеся красные и синие трубки реклам.

Одним из следствий инертности гелия является то, что он не соединяется с кислородом, т. е. не горит. А это в сочетании с легкостью гелия делает его весьма удобным для наполнения дирижаблей. Такие дирижабли совершенно безопасны в отношении взрыва, который представляет весьма реальную опасность в случае дирижаблей, наполненных водородом.

Правда, гелий все же в 2 раза тяжелее водорода, а потому подъемная сила дирижабля, наполненного гелием, меньше, чем подъемная сила дирижабля, который наполнен водородом. Однако нетрудно видеть, что разница здесь совсем уж не такая значительная. Так как 1 м3 воздуха весит 1,29 кг, а 1 м3 водорода 0,09 кг, то подъемная сила этого количества водорода равна 1,29 кг – 0,09 кг = 1,2 кг. В то же время вес 1 м3 гелия равен 0,18 кг и его подъемная сила 1,29 кг – 0,18 кг = 1,11 кг, т. е. всего на 8% меньше, чем подъемная сила водорода. Если еще к этому прибавить, что водород значительно быстрее просачивается через оболочку дирижабля, чем гелий, а потому водород надо добавлять чаще, чем гелий, то станет ясно, почему даже при большой стоимости гелия наполнение им дирижаблей вместо водорода является выгодным.

Но для того, чтобы наполнять дирижабли, гелий надо иметь в весьма значительных количествах.

Добывать его в таких количествах из воздуха — задача для современной техники совершенно безнадежная. В несколько больших количествах гелий может быть добыт из некоторых минералов, но и эти количества весьма невелики. Основным способом получения гелия является добыча его из газовых источников, в которых он содержится. Таких источников особенно много в США. Есть они и в СССР. В США производство гелия достигло столь больших масштабов, что сейчас себестоимость 5 м3 гелия составляет всего 1 доллар.

В первые годы, последовавшие за открытием гелия, никто не обнаруживал у него каких-либо особенностей, которыми бы он сильно отличался от других газов. Однако дальнейшие исследования обнаружили у гелия множество удивительных свойств, которые надолго поставили его в центре внимания физиков.

Все дело началось с попыток получить гелий в жидком виде.

Известно, что конец прошлого века был отмечен в физике тем, что один за другим были получены в жидком виде различные газы, которые до этого не могли быть ожижены и даже получили, поэтому, особое название «постоянных газов», ибо считалось, что они по самой своей природе газы и не могут быть обращены в жидкость. В 1877 г. Коллет и Пикте получили впервые жидкий кислород. В 1883 г. был получен Вроблевским и Ольшевским жидкий азот, а в 1898 г. Дьюаром получен и жидкий водород.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Перерасти Землю Перерасти Землю

Заселить Луну и Марс – смелая мечта или реальная перспектива?

Вокруг света
Самовыражение в наклейке Самовыражение в наклейке

Платёжные стикеры популярны, но теряют шансы на рост

Ведомости
Случайная остановка Случайная остановка

Сколько удивительных существ удаётся встретить в самом обычном месте!

Наука и жизнь
Новое исследование развеивает мифы о холестерине в яйцах Новое исследование развеивает мифы о холестерине в яйцах

Как пищевой холестерин и насыщенные жиры влияют на уровень «плохого» холестерина

ТехИнсайдер
Башня Сююмбике и белокаменный Кремль: гид по главным достопримечательностям Казани Башня Сююмбике и белокаменный Кремль: гид по главным достопримечательностям Казани

Казань: куда стоит отправиться в первую очередь?

Forbes
Карманные мозги, что управляют всем: микроконтроллеры от первых 4-бит до IoT-революции Карманные мозги, что управляют всем: микроконтроллеры от первых 4-бит до IoT-революции

История микроконтроллеров от их зарождения до современных тенденций

Наука и техника
«Искренний урбанизм»: от картинок к поиску смыслов «Искренний урбанизм»: от картинок к поиску смыслов

«Искренний урбанизм» — городская экосистема, построенная на многообразии

Ведомости
В палеолитическом пещерном святилище впервые нашли голубые краски В палеолитическом пещерном святилище впервые нашли голубые краски

Люди эпохи верхнего палеолита пользовались красками голубых оттенков

N+1
Связь с народом: зачем медицинским чиновникам блоги в соцсетях Связь с народом: зачем медицинским чиновникам блоги в соцсетях

Насколько эффективно органы власти используют цифровую открытость?

Forbes
Билет в будущее Билет в будущее

Что такое целевое обучение и почему оно может стать трамплином в карьере

Лиза
Между фугой и фуззом Между фугой и фуззом

Современные композиторы, ломающие жанровые барьеры

Weekend
«Я понял, что хочу работать не с туристами, а с горожанами». Создатель «Глазами инженера»  о том, как заработать 200 млн руб. на экскурсиях «Я понял, что хочу работать не с туристами, а с горожанами». Создатель «Глазами инженера»  о том, как заработать 200 млн руб. на экскурсиях

Создатель «Глазами инженера» — о том, как выгодно заниматься любимым делом

Inc.
Не только еда, но и впечатления Не только еда, но и впечатления

Как в России развивается гастрономический туризм

Агроинвестор
Как получить максимум пользы для здоровья от велосипеда: 10 самых мудрых (и простых) правил Как получить максимум пользы для здоровья от велосипеда: 10 самых мудрых (и простых) правил

Десять универсальных законов, помогающих всем освоить велосипед

ТехИнсайдер
Как накормить искусственный интеллект Как накормить искусственный интеллект

Как обеспечить непрерывную работу ИИ и центров обработки данных?

Ведомости
Неандертальцы изготовили артефакты из добытого в сотнях километров от стоянок обсидиана Неандертальцы изготовили артефакты из добытого в сотнях километров от стоянок обсидиана

Какой обсидиан использовали неандертальцы для изготовления каменных орудий

N+1
Маленькие шаги к переменам Маленькие шаги к переменам

Интервью с создателем инклюзивных раскрасок и игрушек Натальей Пониной

Лиза
Робособаку научили карабкаться по стенам враспор Робособаку научили карабкаться по стенам враспор

Как инженеры научили робособаку научили эффективно двигаться по вертикали

N+1
Про кабанов, стада червей и теневые растения: пять книг о происходящем в природе Про кабанов, стада червей и теневые растения: пять книг о происходящем в природе

Книги о природе: через зарисовки, философские эссе и медленные наблюдения

Forbes
Изучать или запрещать: почему весь мир так боится микропластика Изучать или запрещать: почему весь мир так боится микропластика

Насколько на самом деле опасен микропластик и нужно ли с ним бороться

Forbes
В школы вернут лучшие традиции и будут отчислять за плохое поведение В школы вернут лучшие традиции и будут отчислять за плохое поведение

Интегральные оценки и оценки за поведение вновь появятся в образовании

Монокль
Юрий Никулин. Немножко больше, чем артист Юрий Никулин. Немножко больше, чем артист

Клоун — человек, который живет тем, что делает в манеже

Коллекция. Караван историй
Как заниматься блогингом без проблем с законом Как заниматься блогингом без проблем с законом

Каких правил нужно придерживаться, если вы зарабатываете на блоге

Inc.
«Нас отменили в один день». Что делать, чтобы возродить бренд — опыт «Боржоми» «Нас отменили в один день». Что делать, чтобы возродить бренд — опыт «Боржоми»

Как возрождался известный еще с советского времени бренд «Боржоми»

Inc.
8 вещей, которые нельзя хранить под кроватью 8 вещей, которые нельзя хранить под кроватью

Есть вещи, которые лучше держать подальше от подкроватья

VOICE
Как закатать асфальт Как закатать асфальт

Широкая асфальтовая перспектива: «Десна» выходит на дорогу

Эксперт
Червивое яблоко Червивое яблоко

Все оказалось просто. Иллюзорно просто. И это усыпило внимание большинства

Правила жизни
Йод с молоком Йод с молоком

Производители молока и их вклад в борьбу с эндокринологическими заболеваниями

Агроинвестор
Рафаиль Хакимов: «При психосоматических расстройствах часто наблюдается так называемый “блуждающий симптом”: сегодня болит голова, завтра – спина, послезавтра – желудок» Рафаиль Хакимов: «При психосоматических расстройствах часто наблюдается так называемый “блуждающий симптом”: сегодня болит голова, завтра – спина, послезавтра – желудок»

Самое актуальное о психосоматике

Здоровье
Зловещий ИИ: зачем чат-боты рушат семьи и делают нас глупее и кто в этом виноват Зловещий ИИ: зачем чат-боты рушат семьи и делают нас глупее и кто в этом виноват

Действительно ли от нейросетей исходят серьезные угрозы?

Forbes
Открыть в приложении