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天文馆“空中课堂”上课啦！

1929年，亨利·诺里斯·罗素（Henry Norris Russell）教授首次较为全面地定量给出太阳光球层的元素丰度。他通过分析罗兰（Rowland）太阳谱线，获得了太阳大气中56种元素的丰度。罗素的观测结果验证了太阳中含量最高的元素是氢。

图1. 罗兰太阳谱线

亨利·奥古斯塔斯·罗兰（Henry Augustus Rowland）教授拍摄于1886年

现存于美国国家历史博物馆

图片来源：https://americanhistory.si.edu/

1925年，25岁的塞西莉亚·海伦娜·佩恩（Cecilia Helena Payne）在博士论文中首次提出恒星中氢元素的含量是其他金属元素的百万倍，也就是说恒星主要是由很轻的氢元素组成（天文学中的“金属元素”指的是重于氦的元素）。这与科学界传统认知的恒星表面化学元素组成与地球一致的观点相悖。罗素教授也认为这个结果“不可能”。然而四年后，罗素用光谱分析的方法在太阳上得到了相同的结论。不同的方法指向了一致的结果，这一结果使得人们对恒星、进而对宇宙中化学元素组成的认知发生了翻天覆地的变化。

图2. 塞西莉亚·海伦娜·佩恩画像

图片来源：Harvard Portrait Collection

图3. 罗素测量的太阳元素丰度

图片来源：罗素1929年发表的文章

《太阳大气元素组成》（On the Composition of the Sun’s Atmosphere）

现在，天文学家们仍然在不断地对太阳元素丰度进行精细测量。它关系到恒星模型定标、特殊元素起源、宇宙中元素丰度异常等等问题的推进。利用先进的科学手段，比如日震学，科学家们还可以探究太阳内部的结构、元素丰度分布等问题，进一步获得更加准确的太阳元素丰度信息。

作业时间

问 题

罗素在天文学上还有哪些著名的成就？提示，其中一个成果是与另一位科学家分别独立完成，该成果以两人名字命名。

文章作者：北京天文馆 葛志帅

公众号名称：北京市科学技术研究院

微信号：bjast-wx

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