З ЧОГО ВІДБУДУТЬСЯ ЗІРКИ
ТЗ яких хімічних елементів складаються різні оточуючі нас тіла — повітря, вода, земля, гірські породи, рослини і тварини? З чого складаються сонце та зірки?
Ці питання давно цікавили людину.
Вже в минулому столітті були проведені детальні аналізи численних гірських порід, що становлять земну кулю. Результат виявився несподіваним. При всій різноманітності гірських порід, що зустрічаються в земній корі, виявилося, що вони складаються головним чином з небагатьох хімічних елементів — кремнію та кисню, заліза та алюмінію, кальцію та магнію, натрію та калію та деяких інших. Ці елементи входять до складу земної кори як сполук з киснем.
Найбільше у складі земної кори (до глибини
16 кілометрів) кисню; він становить близько 50 відсотків її речовини. Четверту частину кори земної кулі займає кремній. Близько семи-восьми відсотків її речовини за вагою падає алюмінію і близько чотирьох — частку заліза. Магній, кальцій, калій та натрій, разом узяті, становлять трохи більше 10 відсотків від маси земної кори; і лише кілька відсотків речовини земної кори складається з решти восьми десятків хімічних елементів,
Деякі з цих елементів, такі, як олово, мідь, хром, нікель та інші, знаходяться у землі у вигляді рудних скупчень — рудних покладів.
Інші елементи розпорошені в земній корі.
До таких відносяться; наприклад, скандій, гафній та інші. Ці елементи звуться «рідкісні», хоча загальна кількість таких «рідкісних» елементів у землі не така вже й мала. Часто їх більше, ніж звичайних, нерідких елементів. Так "рідкісного" елемента цирконію в земній корі в багато разів більше, ніж свинцю.
«Рідкісними» такі елементи називають тому, що вони розпорошені в землі і витяг їх з гірських порід.дуже трудомістка справа.
Вивченням поширення та історії хімічних елементів у земній корі займається молода наука – геохімія. Ця наука створена працями видатних радянських вчених В. І. Вернадського та А. Є. Ферсмана.
Дуже «бідний» хімічний склад речовин та органічного, «живого» походження. Десятки тисяч найрізноманітніших органічних тіл природи складаються переважно з 6—8 речовин — вуглецю, азоту, кисню, водню та інших.
Було визначено і склад повітря. Головними складовими його частинами є азот та кисень (крім цих елементів, у складі повітря знаходяться гази аргон, неон, гелій, криптон, ксенон та вуглекислий газ).
Таким чином, хімічні речовини, що входять до Менделєєвської таблиці, утворюють різноманітні речовини живої та неживої природи.
Наразі хімікам відомо, наприклад, які хімічні елементи входять до складу тіл тварин. І тут, виявляється, ми зустрічаємося з тими самими елементами — з киснем та вуглецем, з азотом та кальцієм, сіркою та фосфором, з натрієм та калієм.
У минулі століття багато вчених вважали, що тіла живої і неживої природи — це незрівнянні речі. Одна річ, наприклад, «мертвий» камінь і зовсім інша — якийсь рослинний чи тваринний організм. Камінь та будь-яке інше тіло неживої природи можна навчитися створювати штучним шляхом. Отримати ж штучно будь-яку речовину живої природи нібито неможливо. У створенні бере участь особлива «життєва сила».
Такі погляди особливо завзято підтримували церковники. Вони бачили в них підтвердження існування безтілесної, таємничої та невловимої душі.
Наука спростувала ці ненаукові погляди. Близько 120 років тому було вперше штучно отримано сечовину — речовину, якадо того створювалося лише живими організмами.
А трохи пізніше відомий український хімік М. М. Зінін розробив отримання з бензолу основи барвників — аніліну. Раніше анілін отримували із природного барвника — індиго.
У наші дні хіміки створюють штучним шляхом не лише багато сотень речовин «живого» походження, а й отримують такі органічні речовини, яких не створює жива природа!
Таким чином, матеріальна єдність навколишнього світу тепер доведена наукою.
Усі численні тіла як живої, і неживої природи складаються з дрібних матеріальних частинок- атомів різних хімічних елементів. Число цих хімічних елементів та його єдність визначаються великим законом природи - періодичним законом Д. І. Менделєєва.
Але виникає ще питання, яке вимагає відповіді. З якої речовини, з яких елементів складаються небесні тіла, зірки та планети? Чи справедливий закон Менделєєва і для Всесвіту?
Сучасна наука дає відповідь і на це питання. Так, справедливо.
Вже здавна люди спостерігали падіння на землю «небесного каміння» — метеоритів. За старих часів таким каменям нерідко навіть поклонялися, як «посланцям богів». Нині ми знаємо, що метеорити – це уламки інших небесних тіл Всесвіту.
Природно, дуже цікаво з'ясувати, з яких хімічних елементів складаються «небесні камені».
Численні аналізи метеоритів, як кам'яних, і залізних, показали, що уламки речовини, які потрапляють до нас із глибин Всесвіту, складаються з тих самих хімічних елементів, які об'єднує таблиця Менделєєва.
Жодного нового, невідомого нам землі елемента у складі метеоритів немає!
Визначено тепер і склад розпечених небесних тіл — сонця та зірок. Про целюдині розповіли промені світла, що приходять на Землю від далеких зірок.
У середині минулого століття філософ-ідеаліст О. Конт, намагаючись довести, що наше пізнання природи обмежене, наводив такий приклад: людина ніколи не дізнається, з чого складаються зірки та сонце, яка температура цих небесних тіл і т. д. Адже сонце та зірки - Це розпечені небесні тіла. Якщо навіть припустити, що у віддаленому майбутньому люди збудують міжпланетні літальні апарати, вони все одно не зможуть наблизитися до поверхні сонця та зірок, оскільки температура цих небесних тіл дуже висока.
Наука спростувала хибні аргументи цього філософа.
Лише через кілька років після цього висловлювання Конта було відкрито новий плідний спосіб дослідження небесних тіл — спектральний аналіз.
Сутність цього способу, коротко кажучи, полягає в наступному: біле світло, яке ми спостерігаємо в житті, за певних умов розкладається на кольорові промені. У цьому можна переконатись за допомогою дуже простого досвіду. Поставте на шляху променя світла шматок скла, що має вигляд клину, так звану тригранну призму (рис. 9).
Проходячи через таку призму, світло змінює свій прямолінійний напрямок або, як кажуть, переломлюється в ній і одночасно розкладається на його кольорові промені. Утворюється так званий спектр кольорових променів. У спектрі прийнято виділяти сім кольорів: червоний, помаранчевий, жовтий, зелений, блакитний, синій та фіолетовий, що переходять одна в одну.
Пояснюється це тим, що промені різних кольорів по-різному заломлюються в тригранному шматку скла — менш за інших відхиляються в призмі червоні промені, найбільше інших променів — фіолетові.
Вивчаючи спектри світла від різних джерел, вчені виявили одну чудову їхню особливість. Світло,який виходить від розпечених твердих і рідких тіл, дає завжди суцільний спектр, тобто кольорові промені-смужки йдуть у ньому один за одним і завжди в тому самому порядку.
Зовсім інший діапазон виходить, якщо світло випускають розпечені пари будь-якої речовини. Цей спектр складається із тонких кольорових ліній, розділених темними смужками. Такий спектр називається лінійним.
Мал. 9. Тригранна призма розкладає світло у спектр.
І ось виявляється, що кожен хімічний елемент має свій, відмінний від інших лінійний спектр. Наприклад, розпечені пари натрію дають спектр, що складається з подвійної жовтої лінії; в спектрі парів елемента літію є характерні одна червона і одна помаранчева лінії; розпечені пари калію показують дві характерні лінії — червону та фіолетову тощо.
Відкриття цієї чудової особливості - здатності речовин давати свій, відмінний від інших спектр випромінювання, коли вони перебувають у стані розпечених газів, і стало основою надзвичайно чутливого спектрального аналізу [7]). За допомогою цього способу дослідження в перші роки його застосування було відкрито кілька нових, раніше невідомих хімічних елементів (у тому числі згаданий раніше галій). Зміст цих елементів землі дуже розсіяно, тому раніше вони вислизали від уваги дослідника. Спосіб спектрального дослідження тіл природи дозволив виявляти мільйонні та мільярдні частки грама речовини.
Кожне нове просте тіло давало взнаки новим поєднанням кольорових ліній у спектрі, новим лінійчастим спектром.
Спектральне дослідження променів світла, що йдуть від небесних тіл, і дозволило визначити, з яких елементів складаються зірки.
Ще до відкриття лінійних спектрів було помічено, що спектрсонячного проміння, яке довгий час вважали суцільним, насправді не суцільним, а перетинається безліччю тонких темних ліній.
. Розгадку цих ліній було знайдено після відкриття спектрального аналізу. Виявляється, темні лінії утворюються в спектрі тому, що світло на своєму шляху проходить через пари деяких елементів, що не світяться. Так, наприклад, якщо світло проходить через охолоджені пари калію, то в суцільному спектрі, в місцях, де розташовуються кольорові лінії цього елемента - червона і фіолетова, з'являться відповідно дві темні лінії.
Такі спектри, що з темних ліній на тлі кольорових смуг, називають спектрами поглинання.
Спектри поглинання та допомогли дізнатися склад небесних тіл.
Вивчення спектру поглинання сонячних променів показало, що сонячне світло проходить на своєму шляху через більш холодні пари багатьох хімічних елементів — заліза, водню, гелію, натрію, кальцію, кремнію та інших.
Виникло питання: де ж знаходяться ці пари? Дати на нього відповідь не мало труднощів. Відомо, що в атмосфері Землі немає пар усіх тих елементів, про які говорить сонячне світло. Не можуть ці елементи перебувати також у міжзоряному просторі, і ось чому. Спектри поглинання світла, що йде від різних зірок, є різними. Отже, світло різних зірок зустрічає на своєму шляху до Землі різні хімічні елементи (у вигляді охолоджених пар, що не світяться). Звідси ясно, що всі ті хімічні елементи, про які говорять сонячне світло і світло зірок, знаходяться у вигляді пари самого Сонця, у самої зірки в їх зовнішніх, холодніших шарах. Виявлені дослідженням елементи повинні, отже, входити до цих небесних тіл.
Вивчення спектрів сонячного світла показало, що атмосфера Сонця полягає вздебільшого з пар таких хімічних елементів, як натрій, залізо, кальцій, кремній та інші. Більш щільна частина атмосфери Сонця — хромосфера — містить у собі переважно водень, і навіть гелій.
Вивчення спектрів небесних тіл із незаперечною переконливістю довело матеріальну єдність Всесвіту. Численні спектри Сонця, зірок, туманностей показали, що на жодному з небесних тіл немає таких елементів, які були б невідомі нам, жителям Землі, немає елементів, які не входять до періодичної таблиці елементів Д. І. Менделєєва. Так, нині на Сонці знайдено вже понад 60 хімічних елементів, і всі вони відомі нам за таблицею Менделєєва.
Весь зоряний світ, весь Всесвіт, нескінченно різноманітний, складається з тих самих основних речовин світобудови. Світ, у всьому своєму різноманітті, єдиний за своєю природою!
«. народжується питання: звісно чи нескінченно кількість елементів?», — писав Д. І. Менделєєв в 1871 року у статті «Періодична законність для хімічних елементів» і давав йому відповідь: «Судячи з обмеженості і, так би мовити, замкнутості системи відомих понині елементів, судячи з того, що в метеорних каменях, на сонці та зірках існують ті ж елементи, які ми знаємо, судячи з того, що при високій атомній вазі згладжуються. властивості елементів. можна думати, що кількість доступних нам елементів дуже обмежена, і якщо є деякі нові важкі елементи всередині маси землі, то кількість і кількість їх дуже обмежена».