Om den fysiska astronomins nyaste framsteg.

Öfversigt af Finska Vetenskaps-Societens Förhandlingar
IX.
1866-1867.
Med 1 planche.

Helsingfors.
J Simelli arfvingars boktryckeri, 1867.


(Meddeladt af L. Lundelöf den 21 Januari 1867.)

Allt sedan Galilei uppfann teleskopet, hafva astronomerna sökt att med dess tillhjelp utforska himlakropparnes natur och fysiska beskaffehet. Men om man undentager månen, hvars nära granskap gjort det möjligt att icke blott upptäcka ojemnheter på dess yta, utan tillochmed att mäta höjden af dess berg, äro de upplysningar, som i sådant afseende kunnat vinnas genom direkta observationer, högst obetydliga och osäkra. De inskränka sig hufvudsakligen till iakttagelser af några otydliga spår afvexlande årstider på de oss närmaste planeterna samt af solfläckarne, på hvilkas form och förändringar man grundat en högst komplicerad hypotes om solens konstitution. Enligt denna hypotes vore solen en mörk kropp, närmast omgifven af en dunkel och utanför denna af en lysande atmosfer, eller såkallad fotosfer. Om fixtjernornas natur har man saknat all positiv kunskap och endast varit hänvisad till mer eller mindre sannolika gissningar.

Med uppfluningen af spektral-analysen öppnar sig ett nytt fält för den vetenskapliga forskningen ärven inom detta område. Det är om denna uppfinning samt om de för astronomin vigtiga resultater, hvartill densamma redan ledt, som jag utbeder mig att vid detta tillfälle få meddela några notiser, hemtade ur utländska tidskrifter.

Redan år 1802 hade Wollaston observerat några af de mörka linierna i solspektrum, hvilka 13 år sednare närmare undersöktes och till sitt inbördes läge bestämdes af Fraunhofer. Att dessa mörka linier eller afbrott i det färgnad, hvaraf solspektrum består, har sin grund i någon absorption af ljus vare sig på solen eller i vår atmosfer, var en naturlig förmodan, som erhöll ett vigtigt stöd genom ett af Brewster år 1832 anstäldt experiment. Han lät ljusstrålen genomgå den färgade änga, som utvecklar sig från salpetersyra, och fann att derigenom nya mörka linier frambragtes i spektrum. Dylika försök gjorda med ångor af andra ämnen gåfvo andra absortionlinier och utvisade tydligen, att dessa linier voro egendomliga for hvarje särskildt ämne.

En annan vigtig upptäckt gjordes kort derefter af Wheatstone. Han undersökte spektra af glödande metalldunster och fann, att de bestodo af hemförelsevis få isolerade gländande linier, åtskilda från hvarandra genom vida, mörka mellanrum. Så bestämd var dessa ljusa liniers inbördes snordning och så egendomlig för hvarje särskild metall, att Wheatstone redan då (1835) ej tvekade förklara, att man genom detta examinationssätt kunde skilja metallerna från hvarandra. Vi hafva här motsatsen af det förut beskrifna fenomenet: under det solspektrum består af ett färgband genomskuret af mörka linier, ger den till glödgning upphettade metallgasen ett mörkt spektrum genomskuret af npgra ljusa linier i bestämd snordning. Befinner sig deremot den glödande metallen i fast eller flytande tillstånd, erhålles ett kontinuerligt fängband, liknande solspektrum, men utan mörka linier.

Att ett nödvändigt sammangang existerar emellan de ljusa och mörka spektral-linier, som samma änga eller gas frambringar, eftersom den är mer eller mindre upphettad, är en förmodan, som ganska tydligt uttalades af Foucault, Ångström och andra. Det synes också vara en naturlig sak, att en kropp absorberar de serier af vibrationer, som den sjelf kan antaga, hvaraf förjer att en gas vid lägre temperatur måste absorbera ljus af samma färg eller brytbarhet, som den i glödande tillstånd utsänder. Men förtjensten att fört hafva framställt dena sats såsom en allmän naturlag bevisad genom noggranna experimenter tillhör Kirchhoff. Han undersökte spektra af åtskilliga metallflammor, och fann dem alltid bestående af isolerade glänsande linier; men då han derefter låt en intensivare stråle af solljus eller af det Drummondska kalkljuset gå genom en sådan flamma, lefvo de glänsande linierna omvända till mörka linier. Dessa liniers identitet var sålunda konstaterad och det låg nu närä tillhans, att man genom en omvändning af problemet måste af linierna i spektralbilden kunna i viss mon sluta till sjelfva ljuskållans beskaffenhet.

Ett af de första och, man kan väl säga, vigtigaste resultater, som framgingo ur Kirchhoffs undersökningar, var en åsigt om solens fysiska beskaffenhet, fullkomligt motsatt de teorier, som intill dess varit rådande. Den omständigheten, att solspektrum väsendtligen utgöres af ett sammanhängande färgband och icke af isolerade ljusstrimmor, bevisar ovedersägligen, att solen ej kan vara, såsom man hittils antagit, en mörk kropp med en lysande atmosfer, utan tvärtom måste antagas vara en strakt glödande massa i fast eller flytande tillständ. De mörka linierna i spektrum antyda tillvaron af en dunkel eller svagt lysande atmosfer, som absorberar en del af det från sjelfva solkroppen utstrålande lljyset. Men icke nog härmed: dessa linier lemna äfven ett medel att kemiskt bestämma de ämnen, som förekomma i sol-atmosferen och följaktligen äfven i sjelfva solen, hvaraf denna atmosfer utgör en emanation. Det är sålunda man kunnat konstatera tillvaron af jern, calcium, magnesium, natrium jete spär af åtskilliga andra kända ämnen i solatmosferen. Isynnerhet märkbara äro hernlinierna, hvaraf Kirchhoff funnit mer än 60 endast i den mellersta delen af spektrum. Man måste derföre antaga, att dunster af denna metall eller dess föreningar förefinnas i stor mängd inom solatmosferen, hvilket ger en föreställning om den enorma temperatur, som der måste vara rådade. I denna hypotes, som numera utträngt alla andra, förklaras solfläckarne helt naturligt såsom verkliga molnbildningar i solatmosferen. ett sådant moln afstänger värmeutstrålningen och förorsakar derigeom nya kondenseringar i de högre delarne af atmosferen. Sålunda förklaras äfven den omständigheten, att solfläckarne vanligen synas omgifne af en halfskugga.

Äfven på undersökningen af andra himlakroppars ljus har spektral-analysen på de sednaste åren blifvit med framgång använd. De vgtigaste och mest omfattande undersökningar i detta afseende hafva blifvit gjorde af tvenne engelska naturforskare Huggins och Miller, hvilka derföre nyligen blifvit prisbelöta af astronomiska sällskapet i London. Hufvudsvårigheten vat att för de nattliga observationerna erhålla en lika säker måttstock, som de Fraunhoferska linierna erbjöde för observationer om dagen. Huggins valde dertill det af honom så kallade atmosferiska spektrum, d. ä. spektrum af det ljus, som emanerar från beståndadelarne af sjelfva den atmosferiska luften, när den genom täta elektriska urladdningar bringas till ignition. Med linierna i detta spektrum jemfördes till en början de ljusa linierna i spektra af glödande etalldunster och sedan dessa förberedande undersökningar blifvit utförda för större delen af de kända enkla ämnena, kunde Huggins skrida till analysering af stjernornas ljus, hvare spektrum likaledes jemfördes med ett superponeradt atmosferiskt spektrum. Vi gå nu att i korthet meddela de vigtigaste resultaterna af dessa undersökningar.

Fixstjernorna gifva i allmänhet spektra af samma slag som solen, d. v. s. färgband genomskurna af en stor mängd fina mörka linier; endast grupperingen af dessa linier är olika för olika stjernor. Åtskilliga af dem hafva befunnits vara identiska med linier tillhörande bekanta kemiska elementer. Så har man i den klara, rödaktiga stjernan a Tauri eller Aldebaran konstaterat tillvaron af natrium, magnesium, vismut, tellur och qvicksilfver, uti a Lyræ eller Vega natrium, magnesium och jern, is Sirius nyynämnda elementer samt dessutom väte o. s. v. Huggins har på detta sätt undersökt mer än 60 fixstrjernors ljus; öfverallt har man funnit åtmistone några af de enkla ämnen, som äro gemensamma för solen och jorden, men derjemte äfven spår af andra elementer, hvilkas identitet med jordiska ämnen ännu ej blifvit uppvist. Det är ju möjligt, att för vår jord fremmande elementer derstådes äfven förekomma och bilda nya, vigtiga serier af föreningar, hvilka för dessa aflägsna verldar kunna betinga egendomliga fysiska förhållanden, hvarom vi ej kunna göra oss någon föreställning.

Dessa iakttagelser lära oss emellertid att fixstjernorus, åtmistone de mest lysande bland dem, till de allmänna dragen af sin konstitution likna solen; deras ljus härrör från en till intensiv hvitglödning upphettad massa, omgifven af en dunstkrets, som absorberar en del af ljuset. Men i afseende å sin kemiska sammansättning och möjligen deraf beroende fysiska förhållanden skiljer sig den ena stjernan från den andra, hvilket gör det tänkbart, att de kunna individuelt uppfylla ganska olika ändamål i naturens hushållning.

Den egendomliga färgnyans, som utmärker några fixstjernor, synes icke egentligen tillhöra sjelfva ljuskällan, utan härröra från dunster, som företrävis absorbera den komplementära färgen, hvilket bevisas dergenom, att absorptionslinierna äro talrikast och starkast i den delen af spektrum, som motsvarar sistnämnde färg. Att den röda färgen af Aldebaran och a Orionis ej kan tillskrifvas en ringare grad af incandescens, såsom man möjligen vore höjd att antaga, följer äfven deraf, att deras atmosferer befunnits innehålla jerndunster, hvilket förhållande förutsätter en utomoderntligt hög värmegrad.

Hvad de s. k. variable stjernorna beträffar, d. ä. sådana, hvilkas ljus periodiskt till- och aftager, har spektral-analysen hittils förmått gifva endast obetydliga bidrag till afslöjande af deras hemlighetsfulla natur. Huggins tror sig ha konstaterat uppkomsten af nya mörka linier i spektrum af en variabel stjerna, när dess ljusstyrka närmade sig till sitt minimum. Huruvida dessa linier hafva sin orsak i någo sysisk förändring inom sjelfva sthernans atmosfer, eller i mellankomsten af någon dunstformig kropp med eller utan fast kärna, är tillsvidare svårt att afgöra.

Ännu gåtlikaer än de variabla stjernorna äro de nya ljus, som någongång plötsligen uppflammat på himlahvalfvet och efter att en kort tid hafva lyst som de klaraste stjernor, åter slocknat eller nedgått till en knappt märkbar storleksklass. Tycho Brage ansåg dem dör felt nya skalepser; Ticcioli antog dem för kroppar lysande blott på en sida, som genom en hastig omsvängning blefve för en tid vänd emot jorden. Båda dessa hypoteser hafva väl af alla nyare naturforskare blifvit förkastade, utan att man lyckats uppställa någon annan mera antaglig i stället.

I Maj månad förlidet år uppflammade plötaligt en ny stjerna i stjernbilden Corona borealis. Dess ljus analyserades af Huggins, som dervid fann, att spektrabilden bestod af tvenne öfver hvarandra lägrare spektra, det ena kontinuerligt med mörka linier, det andra bestående af fyra glänsande linier. Här funnos således tvenne skilda ljuskällor af olika natur. Det kontinuerliga spektrum med mörka linier tyder på en glödande kropp omgifven af en atmosfer, som absorberar en del af ljuset. De glänsande linierna åter låta förmoda, att samtidigt en annan ljuskälla fanns förhanden samt att denna bestod af en brinnande gas, som åtmistone till en del utgjordes af väte.

Dessa omständigheter i förening med den hastighet hvarmed stjernan uppflammade och den korta tid den lyste, innan den åter nedgick till tionde storleken, synas bevisa att stjernan plötsligen befunnit sig omhvärfd af en stark låga af brinnande värgas. Man måste antaga, att inom densamma försiggått någon storartad naturrevolution, någon explosion, åtföljd af en enorm gasutveckling. En stor del af gasen utjordes af väte, som sedan förbrann på ytan af stjernan, dervid förenande sig med något annat element. Sedan det ria vätet blifvit förbrukadt, slocknade stjernan åter eller nedgick till sin ursprungliga glans. Härvid blr icke förglömmas, att ljuset, ehuru den snabbaste budbärare, likväl behöfver en ganska lång tid för att tillryggalägga vägen ifrån stjernverlden till oss, och att redan åtskilliga år, ja möjligen sekler förgått, sedan den katastrof, som vi nyligen trott oss bevittna, i verkligheten egde rum.

Då Huggins första gången riktade sitt instrument på en nebulos i konstellationen Draco, blef han högeligen öfverraskad att finna dess spektrum bestående af tro isoledara ljusa linier, af hvilka tvenne tillhörde qväfve of väte samt den tredje något ännu obekant ämne. Denna observation var tillräcklig för att lösa den länge omtvistade frågan om dylika himlakroppars natur och visa att ma åtmistone i detta fall hade att göra icke med en grupp af skilda stjernor, utan med en lysande dunstmassa eller gasformig kropp af ofantlig utsträckning, en verld stadd i sin första utveckling och som ännu ej hunnit konstituera sig till skilda kroppar.


En liten ljuspunkt eller kärna, som befinner sig nära midten af denna nebulos, gaf ett ytterst svagt kontinuerligt spektrum, hvaraf man kan sluta att kärnan ej gasformig, såsom den öfriga kroppen, utan består af en ogenomskinlig materie, måhända en af fasta eller flytante partiklar sammansatt lysande dimma.

Blott ett par kometers ljus har hittils blifvit analyseradt medelst spektroskopet. En komet af år 1864 företedde enligt Donati två lysande linier. I Januari förlidet år syntes en liten telekopisk komet, som undersöktes af Huggins. Den bestod af en liten kärna omgifven af ett töcknigt dunsthölje. Det svaga kontinuerliga spektrum af höljet utvisade ett dess ljus var lånadt från solen. Kärnan gaf ett skildt spektrum med en lysande linie, tydande på en sjelflysande gasformig kropp af en med nebuloserna analog sammansättning. I afseende å kometerna, med hvilka äfven de under namn af stjernfall kända meteorerna enlight Schiaparellis beräkningar synas stå i ett nära sammanhang, har man sannolikt att i en snar framtid vänta vigtiga och intressanta upplysningar af de spektral-analytiska undersökningarne.

De spektra, som erhållas af månens och planeternas ljus är med få afvikelser öfverensstämmande med solspektrum, såsom naturligt är, då dessa himlakroppar endast reflektera solljuset. Dock har man i spektra af Mars, Jupiter och Saturnus varsnat några additionella absoptionslinier, antydande tillvaron af vattengas med flere dels kända, dels ännu o kända ämnen i dessa planeters atmosferer. I månspektrum har man deremot icke funnit någonting, som skulle motsäga den gamla åsigten, att månen saknar en atmosfer.