Mitä opettaa meille kirjo?

Karjalan Sanomat 84, 30.7.1910

B. H. Burgelin mutaan.

Nykyaikaisen luonnontutkimuksen tulokset owat usein niin mieltäkiinnittäwiä ja waikeasti saawutettawissa, että asiaan perehtymätön, joka ei loskaan ole saanut silmätä luonnontieteilijän salaiseen työpajaan, puistelee epäuskoisena päätänsä, kun hän saa lukea niistä sanomalehdissä tai kansantajuisissa kirjotuksissa. Niinpä esim. luemme, että walo on maailman eetterin wäreilyä, eetterin, joka täyttää kaikki aineet samoin kuin awaruudenkin, ja kuulemme, että nämä waloaallot - nimittäin punaiset waloaallot - owat yksi tuhannes wiidessadas wiideskymmenesosa (1/1550) millimetriä pitkiä; kerrotaan, että sähköwirta kiitää yhdessä ainoassa sekunnissa 300,000 kilometriä, että maa painaa kuusi kwadriljoonaa kiloa jne. jne. — Mitenkä, kysäsee se, joka ei ole tieteiden kanssa tekemisissä, on päästy näihin tuloksiin, mitenkä on kyetty mittaamaan noita uskomattoman lyhyitä waloaaltoja, mitenkä laskemaan sähkökipinän suunnatonta nopeutta ja mitenkä punnitsemaan maapalloa, jota ei wielä kenkään ole puntarin nenään ripustanut tai waakalaudalle asettanut?

Wielä suuremmalla epäluulolla katselee suuri osa yleisöä tähtitieteellisiä tutkimuksia. Miten owat tähtitieteilijät kyenneet sanomaan, että tähdet, jotka mittaamattomassa kaukaisuudessa kulkewat ratojansa, owat niin ja niin etäällä meistä, owat niin ja niin monta peninkulmaa läpimitaltaan ja rientäwät sekunnissa niin ja niin monta peninkulmaa eteenpäin?

Nyt emme aijo näitä kaikkia kohtia tarkastella, emme selitellä älykkäitä menettelytapoja ja monimutkaisia koneita, joiden awulla nuo tulokset owat saawutetut, waan silmäillä erityisesti alaan, jota asiaan perehtymätön silmäilee suurimmalla epäluulolla, koska hänestä näyttää mahdottomalta saawuttaa siinä warmaa tietoa. Tarkotan tähtifysiikan eli tähtiluonnontieteen alaa, tiedettä, joka kertoo meille tuolla mittaamattoman kaukana kiitäwäin maalimain aineista ja kokoonpanosta.

Jos ottaa käteensä tähtitieteellisen kirjan, niin saa lukea, että auringosta tawataan wetykaasua, natriuia, rautaa, nikkeliä, magnesiumia ja monta muuta ainesta, että kuussa ei ole jälkeäkään ilmasta ja että Marsin ilmakehässä tawataan wesihöyryjä jne. Mitenkä on woitu urkkia nämä kaukaisten maailmain sisäiset salaisuudet? Kaukoputkella ei sellaisia kyetä keksimään eikä ainoakaan kemiantutkia ole pistäytynyt siellä keitinpulloineen ja muine kompeineen. Ainoastaan walonsäde, joka awaruuden halki liitää, tuo meille tiedot noista maailmoista.

Mutta mitenkä on walonsäteestä saatu tietää noita mahdottomilta näyttäwiä tuloksia, siitä aiomme nyt kertoella.

"Walo"- sen tiedämme nykyään- ei ole muuta kuin ilmiö, joka johtuu siitä, että kaikki täyttäwän maailmaneetterin hienot osaset joutuwat nopeaan wäreilyyn. Hawainnollisuuden tähden saattaa lukija pitää tätä ainetta erinomaisen hienona, näkymättömänä ja punnitsemattomana kaasuna. Walon eri wäriwiwahdulset aiheutuwat eetterin eri nopeista wiwahduksista; niin esim. tekee punainen walo 437 biljoonaa (437,000,000,000,000) wärähdystä sekunnissa, tun taas wiheriä walo tekee 569 biljoonaa wärähdystä samassa ajassa. Mutta mitenkä sitten on wärittömän, walkean walon laita? Asiaan perehtymätön on halukas olettamaan, että walkea walo on yksinkertaisin, alkuperäisin walo. Niin ei kuitenkaan ole asian laita; walkea walo juuri on yhdistetty ilmiö, joka woi ilmestyä ainoastaan silloin, kun kaikki wärit waikuttawat yhdessä.

Jokainen on tilaisuudessa tutkimaan yksinkertaisella kokeella, että edellä sanottu wäite on tosi. Onhan usea lapsena leikkinyt kolmisärmäisellä lasilla, jommoisia tawataan kirkonruunuissa ja kattolampuissa, pitänyt sitä silmiensä edessä ja nähnyt maailman eriskummaisen monikarwaisena. Jokainen esine on loistanut kaikissa taiwaankaaren wäreissä; mikä todellisuudessa oli walkeaa, se kimalteli punaisena ja keltaisena, wiheriänä ja sinisenä aiwankuin saippuakupla. Mutta tässä lasten leikissä on suuri salaisuus kätkettynä. Tuollainen kolmisärmäinen lasisärmiö se on, joka on opettanut meitä tuntemaan kaukaisten maailmaan syntyjä sywiä. Sellaisella lasisärmiöllä (tieteilijät luonnollisesti käyttäwät isoja ja erittäin puhtaita lasisärmiöitä) on ominaisuus "taittaa", miten luonnontieteilijät sanowat, walkean walon säteet, jotka sen läpi kulkewat. Jos me annamme walkean walon, esim. auringosäteiden kulkea sellaisen lasisärmiön läpi, niin juuri wastapäätä seinälle ei ilmesty walkeata walopilkkua, waan siitä hiukan syrjään päin pitkähkö walonauha. Multa kummallisinta on, että tämä walonauha on kirjawa, siinä on kaikki taiwaankaaren wärit: punainen, punakeltainen (oranssi),
keltainen, wiherlä, sininen, tummansininen (indigo) ja punasininen (wioletti).

Isak Newton, etewä englantilainen luonnontutkija, joka jo kahdeksantoistawuotiaana nuorukaisena saattoi maailman kummiinsa käänteen tekewillä keksinnöillään, oli ensimäinen, joka teki oikeat johtopäätökset tästä yksinkertaisesta kokeesta. Hän selitti, että walkea walo sisälsi kaikki nämä wärit ja että walkea walo siis oli yhdistetty noista erilaisista walolajeista. Jos nimittäin lasimykiön awulla taasen kootaan särmiöstä tulewat wärilliset säteet, niin syntyy niistä walkea walo; jos taas peitetään joku wäreistä, esim. sininen, niin ei enää saada walkeaa waloa, waan punertawa walo. Tämä koe on niin todistama, jotta muita selityksiä ei tarwita. Samoin kuin erilleen palotellusta esineestä ei enää woida saada juuri samaa esinettä, jos siitä on otettu joku pääosa pois, samoin ei woi syntyä enää walkeaa waloa, jos joku peruswäreistä poistetaan.

Mutta tämä kirjawa wärinauha, jota nimitetään "kirjoksi" (spektrumiksi) sisältää lukuisasti sellaista, josta on tieteelle ollut yhtä paljon puuhaa kuin aawistamattomia tuloksiakin.

Jos nimittäin tarkastetaan walkean auringon walon kirjoa suurennuslasilla, niin huomataan, että sen poikki kulkee monta erinomaisen hienoa, tummaa wiiwaa. Kaukaan aikaan ei tietty perustaa mitään tähän tosiasiaan. Wasta saksalainen oppinut Fraunhofer tarkasteli näitä wiiwoja, jotka sentähden owat hänen mukaansa saaneet nimen "Fraunhoferin wiiwat". Alettiin wertailla auringon walon kirjoa muiden walolähteiden, esim. kaasun y. m. kirjoihin ja huomattiin, että jokainen aine tuottaa määrätyt, ainoastaan sille ominaiset Fraunhoferin wiiwat. Tässä huomautettakoon, että näitä tarkasteluja warten täytyi suunnitella erityinen kone, kirjoputki (spektroskooppi). Tämän koneen päässä kolmikulmainen lasisärmiö seisoo metalliialustalla ja sitä kohti on suunnattu kolme pientä kaukoputkea. Ensimäisen putken ulommaisessa päässä on laitos, jonka awulla on mahdollinen päästää tutkittawasta walolähteestä walokimppu hywin ahtaan, asetettawan raon kautta särmiöön. Särmiön synnyttämää kirjaa sitten tarkastetaan toisella kaukoputkella. Näiden lisäksi on wielä kolmas putki, jonka sisään on otettu erinomaisen pieni lasinen mittakaawa, jota walaistaan ulkoapäin liekillä ja joka suurennuslasin awulla synnyttää kirjolle suurennetun, hienon asteikon. Näin tulee kirjo asteihin jaetuksi ja helposti hawaittawaksi, joka onkin warsin wälttämätöntä, jotta woitaistin erottaa toisistansa monet tuhannet wiiwat, joita esim. huomataan auringon kirjossa.

Kirjoputkessa siis nähdään auringon walossa lukuisasti mustia wiiwoja. Mitenkä nämä wiiwat syntywät, kysyttäneen. Että niiden syntyminen johtui aiwan määrätyistä laeista, selwisi siitä, että ne esiintyiwät aina samoilla paikoin kirjossa ja säilyttäwät ainasaman toisiin nähden. Nähtäwästi oli niissä paikoin kirjoa auringon walo tullut peitetyksi eli sammutetuksi, sillä mustahan oli samaa luin pimeys.

Käytämme sanaa "maallisten" maanpäällä olewista walolähteistä erotukseksi "taiwaallisista" eli tähtiwaloista.Ryhdyttlin, miten jo edellä on mainittu, koepaloissa tutkimaan maallisten*) aineiden kirjoja. Jos esim. saatettiin metallilanka hehkumaan ja tutkittiin sen waloa, niin osoitti se ainoastaan tasasuhtaisen kirjawan wärinauhan ilman Fraunhoferin wiiwoja. Oli siis ilmeistä, ettei hehkuminen yksin aiheuttanut wiiwoja ja että auringossa, joka kaiken sen mukaan, mitä siitä tiedetään, on niinikään hehkuwa kappale, täytyi olla wielä tuntemattomia seikkoja, jotta synnyttiwät nuo mustat wiiwat.

Saksalaiset oppineet Bunsen ja Kirchhoff ne oliwat, jotka ratkaisiwat kirjoarwotuksen ja perustiwat warsinaisen kirjoopin (speltralanalysin).

Alettiin nimittäin tutkia hehkuwien kaasujen kirjoja, saatettiin Bunsenin kaasupolttimon wärittömässä, walaisemattomassa liekissä natriumi, strontiumi ia muut samanlaiset aineet muuttumaan kaasumaiseen olomuotoon ia palamaan ja tehtiin taas kummastusta herättäwä keksintö. Näin saatu kirjo oli aiwan toisen luontoinen kuin kiinteän aineen tai auringon synnyttämä. Mustalla pohjalla näkyi helakoita, eriwärisiä wiiwoja; koko walonauha oli siis häwinnyt lukuunottamatta muutamia helakoita wiiwoja.

Miten tärkeätä tämä yleensä on huomataan jo ensi silmäyksellä; tarwitsee suunnata ainoastaan kirjoputki walaisewaa liekkiä kohti woidaksensa sanoa, mikä aine hehkuu. Jokaisella aineella nimittäin owat ihan määrätyt wiiwat, jotka - miten mitta asteikon awulla woidaan määrätä - aina ilmestywät samaan kohtaan walonauhassa. Natriumi, jota on keittosuolassa, synnyttää yhden ainoan helakan wiiwan kirjon keltaisessa osassa. Jos siis asetamme liekkiin wähänkään keittosuolaa, niin kirjossa heti loistaa keltainen natriumiwiiwa. Käsittääksemme, kuinka erinomaisen tarkka ja herkkä tämä tutkimusmenettely on, olkoon mainittuna, että jo ylsi kymmenesmiljoonas osa (1/10000000) grammaa natriumia tuottaa selwän keltaisen wiiwan.

Mutta minkätähden auringon kirjon wiiwat owat tummia, kun sitä wastoin maan päällä olewien aineiden wiiwat owat helaloita?

Tämä oli aikoinaan pääkysymyksiä. Tutkijoilta ei ollut jäänyt huomaamatta, että monet tummat auringon kirjon wiiwat oliwat juuri samoilla kohti, mihin maallisten aineiden useat helalat wiiwat ilmestyiwät ja näiden huomioiden johdosta täytyi olettaa, että hehkuwassa aurinkopallossa oli aiwan samoja aineita.

Mutta wiimein onnistuttiin ratkaisemaan tumman wiiwojen arwotus. Kun nimittäin asetettiin liekin taa, jossa natriumi muuttui kaasuksi ja sentähden synnytti kirjoputkessa helakan keltaisen wiiwan, wielä kirkkaammin walaisewa kalkkiwalopolttaja niin järjestettynä, että sen walon - päästäksensä kirjoputkeen - täytyi loistaa natriumiliekin läpi, niin häwisi äkkiä helakka natriumiwiiwa, mutta juuri sen paikalle ilmestyi tumma wiiwa. Minkätähden? Kalkkiwalo, joka aiheutuu kiinteänkappaleen hehkumisesta ja sentähden synnyttää kirjoputkessa kirjawan wärinauhan ilman wiiwoja, lähettää - koska sen walo on walketa - myöskin keltaisia säteitä. Mutta näiden keltaisten säteiden täytyy samoin kuin kaikkien toistenkin säteiden kulkea ensin keltaisen natriumliekin läpi ja tämä liekki antaa kaikkien muiden säteiden kulkea esteettömästi läwitsensä, ainoastaan keltaiset säteet - siis sädelajit, jotka se itse lähetti - se imee itseensä.

On selwää, että nyt täytyy puuttua kirjawassa wärinauhassa, jonka kalkkiwalo synnyttää, natriumiliekin imemät walo-osaset ja koska natriumikaasu imee samanlaiset säteet, joita se itse lähettää, niin kirjon siinä osassa täytyy puuttua waloa, wallita pimeyden, toisin sanoen: keltaisten wiiwojen täytyy muuttua mustiksi.

Itsestään seuraa, että tämä ei koske ainoastaan tässä esimerkkinä mainittua ainetta ja suhteita, waan yleensä niin että woidaan asettaa johtopäätös:
"Jos kirjo osottaa tummia wiiwoja, niin täytyy walonsäteiden, jotka synnyttäwät kirjon, kulkea kaasukerroksen läpi, joka sisältää niitä aineita, joiden tummat wiiwat kirjossa näkywät."

(Jatk.)