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

Если на месте не сидится Если на месте не сидится

Все существа, начиная с самых первых, неустанно пытались обрести движение

Наука и жизнь
Сироп от кашля защищает мозг от слабоумия Сироп от кашля защищает мозг от слабоумия

Появилось доступное средство для замедления прогрессирования деменции

ТехИнсайдер
Красная машина Красная машина

Советский автопром глазами ЦРУ

Автопилот
Архив богини Фауны Архив богини Фауны

Зоологический музей Московского университета – «отражение самой природы»

Знание – сила
Это сладкое слово «секреты» Это сладкое слово «секреты»

Какие секреты в деле убийства Кеннеди еще не были рассекречены?

Дилетант
«Эффект коктейля» для керамических покрытий «Эффект коктейля» для керамических покрытий

Керамика на основе карбида гафния и карбида циркония для агрессинвых сред

Наука и жизнь
Дорогой инноваций Дорогой инноваций

Что изменит высокоскоростная магистраль Москва — Санкт-Петербург

Эксперт
Знать без царя в голове Знать без царя в голове

Мини-сериал о сестрах Митфорд, которые искали любовь, а нашли политику

Weekend
Неандертальцы наследили на португальских пляжах Неандертальцы наследили на португальских пляжах

Археологи обнаружили на португальском побережье отпечатки ног неандертальцев

N+1
Стимулы вместо принуждения Стимулы вместо принуждения

Чем биржевая торговля сельхозпродукцией может быть интересна бизнесу

Агроинвестор
Жук-лягушка, не знающий вывихов Жук-лягушка, не знающий вывихов

Как работает механизм блокировки вывиха у жуков-лягушек Sagra femorata

Наука и жизнь
Абонент не в сети: почему цифровой детокс и отказ от технологий не всегда помогают Абонент не в сети: почему цифровой детокс и отказ от технологий не всегда помогают

Как разумно регулировать свое поведение в соцсетях и в обращении с технологиями

Forbes
Банк России намерен регулировать покупку квартир в рассрочку Банк России намерен регулировать покупку квартир в рассрочку

Рассрочка для квартир – полезный инструмент продаж, хотя и несет в себе риски

Ведомости
Земля на стыке гипотез Земля на стыке гипотез

Земля в процессе своего развития расширялась или сжималась?

Знание – сила
Мошенники делают ставки Мошенники делают ставки

Как мошенники используют аккаунты граждан в букмекерских конторах

Ведомости
Самовыражение в наклейке Самовыражение в наклейке

Платёжные стикеры популярны, но теряют шансы на рост

Ведомости
Вьетнамский вклад в импортозамещение Вьетнамский вклад в импортозамещение

Концерн TH Group открыл завод по переработке молока в Калужской области

Агроинвестор
Страховка с биткойном Страховка с биткойном

Как работают инвестиционные полисы с привязкой к биткойну

Ведомости
Между фугой и фуззом Между фугой и фуззом

Современные композиторы, ломающие жанровые барьеры

Weekend
Несчастные случаи, нарушение техники безопасности и халатность: 7 самых страшных промышленных катастроф в мире Несчастные случаи, нарушение техники безопасности и халатность: 7 самых страшных промышленных катастроф в мире

Когда на фабриках и заводах случались серьезные катастрофы

ТехИнсайдер
Поверив Гомеру… Поверив Гомеру…

Действительно ли Троя — это тот город, о котором идёт речь в «Илиаде»?

Дилетант
На чистые волосы и не чаще раза в неделю? Как  на самом деле следует пользоваться сухим шампунем На чистые волосы и не чаще раза в неделю? Как  на самом деле следует пользоваться сухим шампунем

Как правильно использовать сухой шампунь и каков его смысл на чистых волосах?

ТехИнсайдер
Из портов на биржу Из портов на биржу

Угольщики стремятся расширить сбыт на внутреннем рынке на фоне падения экспорта

Ведомости
Культура всегда со страной Культура всегда со страной

Разговор с директором Эрмитажа о роли, которую играют сейчас музеи

Знание – сила
Про пропан Про пропан

Если газ сжиженный, то он всё-таки ещё газ или уже жидкость?

Наука и жизнь
Мировой экономике становится все хуже Мировой экономике становится все хуже

Почему мировая экономика продолжает замедляться

Монокль
Александр Лабас: не авангардист, не соцреалист Александр Лабас: не авангардист, не соцреалист

Голос А. Лабаса — сложный, полифоничный, подчас ускользающий от прямых смыслов

Монокль
«Мы уже не живем в своей колыбели» «Мы уже не живем в своей колыбели»

Чем дышит и живет Институт космических исследований РАН?

Знание – сила
15 уроков периода высоких ставок глазами банкира 15 уроков периода высоких ставок глазами банкира

Что мы поняли за годы высоких ставок?

Ведомости
Российский шик с японским акцентом Российский шик с японским акцентом

Зачем текстильные компании выбирают коллаборации как главный способ продвижения

Монокль
Открыть в приложении