Фраунгоферовы линии

Фраунгоферовы линии поглощения на фоне непрерывного спектра фотосферы Солнца

Оптический спектр рассеяния голубого ясного неба. На фоне непрерывного спектра видны линии поглощения Фраунгофера и полосы поглощения водяного пара

Фраунго́феровы ли́нии — линии поглощения, видимые на фоне непрерывного спектра звёзд. Были открыты в 1802 году английским физиком и химиком Уильямом Волластоном и исследованы и подробно описаны немецким физиком Йозефом Фраунгофером в 1814 году при спектроскопических наблюдениях Солнца. Фраунгофер выделил и обозначил 574 линии, причём сильные линии получили буквенные обозначения от A до K, а более слабые были обозначены оставшимися буквами. В настоящее время астрономы выделяют в спектре Солнца тысячи фраунгоферовых линий.

Фраунгоферов спектр позволяет судить о химическом составе звёздных атмосфер, так как в 1859 году Кирхгоф и Бунзен доказали, что спектральные линии однозначно характеризуют химические элементы, их излучающие. Так, было показано, что в атмосфере Солнца присутствуют водород, железо, хром, кальций, натрий и др. в разных стадиях ионизации. Именно на Солнце спектроскопическими методами был открыт гелий.

Обозначения линий

В настоящее время спектральные линии обозначаются длиной волны и химическим элементом, которому они принадлежат. Например, Fe I 4383,547 Å обозначает линию нейтрального железа с длиной волны 4383,547 Å. Но для наиболее сильных линий сохранились обозначения, введённые ещё Фраунгофером. Так, самые сильные линии солнечного спектра — линии H и K ионизованного кальция.

Обозначение	Элемент или соединение	Длина волны (Å)	Обозначение	Элемент	Длина волны (Å)
y	O2	8987,65	c	Fe	4957,61
Z	O2	8226,96	F	Hβ	4861,34
A	O2	7593,70	d	Fe	4668,14
B	O2	6867,19	e	Fe	4383,55
C	Hα	6562,81	G'	Hγ	4340,47
a	O2	6276,61	G	Fe	4307,90
D1	Na	5895,92	G	Ca	4307,74
D2	Na	5889,95	h	Hδ	4101,75
D3 или d	He	5875,618	H	Ca II	3968,47
e	Hg	5460,73	K	Ca II	3933,68
E2	Fe	5270,39	L	Fe	3820,44
b1	Mg	5183,62	N	Fe	3581,21
b2	Mg	5172,70	P	Ti II	3361,12
b3	Fe	5168,91	T	Fe	3021,08
b4	Fe	5167,51	t	Ni	2994,44
b4	Mg	5167,33

В таблице символами H_α, H_β, H_γ и H_δ обозначены первые четыре линии бальмеровской серии атома водорода. Линии D₁ и D₂ — это широко известный «натриевый дублет», пара хорошо различимых солнечных линий.

Следует заметить, что в литературе имеются противоречия в некоторых обозначениях линий. Так, символом d обозначают как синюю линию железа 4668,14 Å, так и жёлтую линию гелия (обозначаемую также D₃) 5875,618 Å. Линия e может принадлежать как железу, так и ртути. Чтобы уйти от двусмысленности, необходимо всегда указывать элемент, которому принадлежит линия, например, «линия e ртути».

Упоминания в культуре

Фраунгоферова линия упоминается в известном романе «Мы» русского писателя первой половины XX века Е. И. Замятина в сцене прослушивания героем Д-503 музыки Единого Государства: «Хрустальные хроматические ступени сходящихся и расходящихся бесконечных рядов — и суммирующие аккорды формул Тэйлора, Маклорена; целотонные, квадратногрузные ходы Пифагоровых штанов; грустные мелодии затухающе-колебательного движения; переменяющиеся фраунгоферовыми линиями пауз яркие такты — спектральный анализ планет…»

В научно-фантастической повести Артура Конан Дойля «Отравленный пояс» сообщение об аномальном поведении фраунгоферовых линий стало одним из ключевых элементов сюжета.

Литература

• Мартынов Д. Я. Курс практической астрофизики. // М., Наука, 1977