Первая вылазка в невидимое

Поистине замечательно, что почти с самого своего рождения фотография нашла применение для решения научных задач. Джон Гершель сразу увидел здесь путь для новых спектроскопических исследований, и в том же году (1840), когда Уильям Генри Фокс Тальбот сообщил об изобретенном им процессе калотипии, Гершель снял спектр полуденного Солнца с помощью стеклянной призмы, изготовленной Йозефом Фраунгофером. В солнечном спектре, сфокусированном линзой на светочувствительную бумагу, проявились темные линии, которые уже наблюдали визуально Волластон (1802) и Фраунгофер (1814). Важный результат первых же спектроскопических исследований Дж. Гершеля состоял в том, что, как обнаружилось, "химические лучи", зарегистрированные на фотобумаге, выходили за красную и фиолетовую границы области "светящихся лучей", видимых невооруженным глазом. Однако никаких дополнительных фраунгоферовых линий (которые, как мы знаем теперь, соответствуют линиям поглощения элементов, содержащихся в атмосфере Солнца), помимо тех, что можно было различить глазом, заметить не удалось.

На приведенной здесь фотографии спектра, выполненной конкурирующим методом дагерротипии, впервые были обнаружены линии, не увиденные Фраунгофером. Автор этой фотографии - Джон Уильям Дрейпер, профессор химии и физиологии Нью-Йоркского университета. Усовершенствования, внесенные им в процесс, который обнародовал в 1839 г. в Париже Луи Жак Манде Дагер, позволили Дрейперу сделать в 1840 г. первую фотографию Луны (с. 19), а позднее - снимки солнечных спектров (но не изображения Солнца). В первых своих успешных опытах (1842) по снятию спектров, - включая и спектр, приведенный здесь, - Дрейпер пользовался призмой; позднее, пытаясь расшифровать то, что он называл "составом солнечного луча", Дрейпер переключился на дифракционную решетку.

Дагерротип солнечного спектра ("творение природы и искусства") произвел на Дж. Гершеля столь сильное впечатление, что он написал о нем статью в Philosophical Magazine, где приводит следующее его описание: "Серебряная дагерротипная пластинка размером около 3 1/2 на 3 дюйма, где оттиск спектра в виде полоски примерно в 3,3 дюйма длиной и 0,08 дюйма шириной, края которой идеально прямолинейны и отчетливо выражены на всем ее протяжении вплоть до расстояния примерно в треть дюйма от обоих концов. Спектр поистине удивителен и прекрасен".

Слева от этого исторического спектра Дрейпер пометил цвета радуги, причем не от фиолетового до оранжевого, а от "лавандового" (Гершель предпочитал этот термин "неуклюжему" наименованию ультрафиолета) до "сверхкрасного" (т. е. инфракрасного) ; иначе говоря, область спектра вышла за пределы, воспринимаемые зрением человека. (Разумеется, "цветные" участки на снимке были черно-белыми, если не считать радужного окрашивания при рассматривании пластинки под определенными углами. Цветная фотография была еще делом далекого будущего.) Справа Дрейпер перечислил детали, к которым он хотел привлечь внимание Гершеля. Буквы на фотографии не соответствуют тем, которые Фраунгофер приписал наиболее интенсивным линиям поглощения в солнечном спектре. Дрейпер использовал буквенные обозначения Фраунгофера, хотя позднее утверждал, что первым ввел отождествление линий по длинам волн.

Дрейпер отметил, что помимо отчетливо видимых фраунгоферовых линий поглощения спектр "пересекают сотни более слабых линий, которые невозможн подсчитать": по оценке Дрейпера, их более тысячи (но они слишком слабы, чтобы их можно было воспроизвести на иллюстрации). Однако три линии в инфракрасной области (Ex Red) можно заметить только на фотографии. Дрейпер обозначил их а, р, у; по их взаимному расположению можно заключить, что они принадлежат к серии Пашена в водородном спектре. Еще четыре группы интенсивных линий (общим числом 20) были впервые отмечены в ультрафиолетовой области, хотя их невозможно ясно различить на том снимке, где заметны инфракрасные линии. "Если на обычном желтом иодистом серебре, - писал Дрейпер, - попытаться за один прием получить сразу все линии, то обнаружится, что голубая часть приходит в состояние высокой соляризации, и все тонкие линии здесь исчезнут из-за чрезмерной экспозиции, прежде чем удастся что-либо заметить в области менее преломляемого красного света."

"Более преломляемые" ультрафиолетовые линии были одновременно и независимо открыты Эдмондом Беккерелем, но он не обнаружил линий α, β, γ. Когда Леон Фуко и Ипполит Физо обнаружили в 1844 г. указанные линии, они пришли в такой восторг, что передали на хранение во Французскую академию наук запечатанный конверт с сообщением, удостоверяющим факт и дату открытия. Однако, как галантно заметил Беккерель, "Дрейпер обставил их".

27 июля 1842 г. Виргиния, США Дж. Дрейпер Гелиостат, призматический спектроскоп, телескоп с фокусным расстоянием 2 м Дагерротип 15 мин. Музей науки, Лондон [30, 136, 75]