Počátky spektrální analýzy 
   
V roce 1844, dva roky poté, co známý francouzský filozof Auguste Comte dokončil své proslulé šestisvazkové dílo "Kurs pozitivní filozofie", uveřejnil filozofické pojednání o astronomii. Na samém počátku vyhlašuje své názory na omezení, jež v sobě skrývá tato věda: "Hvězdy můžeme sledovat jen zdálky. Toto omezení, jemuž se nelze vyhnout, nám nejen znemožňuje uvažovat o životě na těchto velkých tělesech, ale dokonce zabraňuje i nanejvýš umělé spekulace, týkající se jejich chemické či fyzikální povahy." Takto se navrací ke svému dřívějšímu tvrzení, že "člověk se nikdy ve svých představách nedoví plnou pravdu o hvězdách". Comte stěží očekával, že už v příští generaci se jeho autoritativní výrok ukáže jako chybný. 
Přenesme se do starého německého univerzitního města Heidelbergu, do doby na konci roku 1859. Nahlédněme do dopisu chemika Roberta Bunsena, adresovaného 15. listopadu tohoto roku anglickému kolegovi Henry E. Roscoeovi. Vzrušení pisatele je zřejmé již z prvních vět: 
"V současnosti se Kirchhoff a já zabýváme výzkumem, který nám nedává spát. Kirchhoff učinil překrásný, zcela neočekávaný objev: nalezl, proč jsou čáry ve slunečním spektru tmavé, a dokáže je v tomto spektru uměle zesílit nebo vytvořit takové spojité spektrum, kde tmavé čáry budou na zcela stejných pozicích jako čáry Fraunhoferovy! Nalezl tak způsob, kterým lze zjistit složení Slunce a stálic se stejnou přesností, s jakou určujeme například chlorid stroncia pomocí našich chemických reagens. Tato metoda umožňuje určit složení látky na Slunci stejně snadno jako na Zemi, takže kupříkladu mohu prokázat přítomnost lithia ve dvaceti gramech mořské vody!" 
Bunsen se s Gustavem Kirchhoffem setkal ve Vratislavi v roce 1851, kde mladý fyzik začínal jako asistent. V následujícím roce Bunsen odešel do Heidelbergu; zde se stal ředitelem chemického ústavu, a po dvou letech zřídil tu pro Kirchhoffa místo profesora fyziky. Říkává se, že největším Bunsenovým objevem byl právě Kirchhoff, podobně jako se často poznamenává, že jednou z největších zásluh Humphry Davyho o fyziku bylo přijetí Faradaye do svých služeb. 
V 50. letech minulého století Bunsen vyvinul svůj světoznámý hořák. Díky bezbarvému plameni se brzy stal standardním kusem v zařízeních pro identifikaci prvků podle barvy. Bunsen zprvu používal k rozlišování charakteristických zabarvení filtry, ale Kirchhoff usoudil, že hranol, který vytvoří spektrum, je lepší řešení. A tak společně sestavili spektroskop, který byl tvořen kolimátorem, hranolem a okulárem, a tento přístroj spolu s Bunsenovým hořákem zahájil éru optické chemické analýzy. Heidelberští vědci zjistili, že každý prvek dává své charakteristické soubory jasných spektrálních čar, jež jsou stejně unikátní jako třeba otisky prstů u člověka. 
Na podzim roku 1859 zahájil Kirchhoff skvělou sérii experimentů, při nichž už nešlo jen o laboratorní měření, ale i pozorování vesmíru. Kirchhoff ani Bunsen nikdy nepublikovali své osobní vzpomínky z doby svých objevných výzkumů, a tak se zachovalo jen málo historek o těchto velkých vědcích. Jedna z mála byla uveřejněna v roce 1902 v časopise Nature: 
Město Heidelberg se choulí v údolí řeky Neckar na okraji pohoří Schwarzwaldu. Z okolních kopečků lze podél Rýnu uvidět Mannheim, říční přístavní město ležící asi 15 kilometrů západně. Jednou zvečera, když Kirchhoff a Bunsen vyhlédli ven oknem své laboratoře, uviděli požár někde v Mannheimu, a pomocí spektroskopu v plamenech identifikovali baryum a stroncium. 
O něco později, když byli na jedné ze svých četných procházek na "Cestě filozofů" v zalesněných kopcích severně od řeky Neckar, Bunsen zahloubaně uvažoval: "Jestliže můžeme analyzovat požár v Mannheimu, proč bychom nemohli udělat totéž i v případě Slunce? Ale," dodal, "lidé si budou myslet, že jsme se zbláznili, když uvažujeme o takových věcech." 
Dost možná, že tato příhoda byla na počátku Kirchhoffových výzkumů povahy tmavých Fraunhoferových čar ve slunečním spektru. Již dříve Fraunhofer zjistil nápadnou shodu v poloze výrazné tmavé čáry ve žluté oblasti slunečního spektra (tuto čáru označil písmenem D) a jasné žluté čáry, která se téměř vždy objevovala ve spektru plamene. Vysvětlit původ žlutého plamene bylo velmi obtížné; tenkrát se ještě nevědělo, že žluté zabarvení způsobuje sodík, přítomný v obyčejné soli. Sůl bývá různě znečištěna. Avšak Bunsen byl i výborným chemikem a dokázal si připravit velmi čisté látky. A tak spolu s Kirchhoffem zjistil, že žlutá čára je charakteristickou čarou právě sodíku. 
Kirchhoff se rozhodl, že přímo otestuje, zda světlá sodíková čára získaná v laboratoři se skutečně shoduje s tmavou sluneční čarou, a proto vložil zbarvený plamen do svazku slunečního světla nevelké intenzity. Čáry souhlasily. Avšak při zvýšení intenzity slunečního světla Kirchhoff k velkému překvapení uviděl čáru D tmavší než byla předtím! "Buď je to nesmysl a nebo něco moc velkého ", poznamenává pro sebe. 
Příští den Kirchhoff usoudil, že skutečně může jít o něco důležitého, a tak nahradil svazek slunečního světla lampou, která dávala spojité spektrum. Vzrušení narůstalo. Bunsen vzkřiknul: "Jestliže se tmavé čáry opravdu objeví, myslím, že se opravdu zblázním!" Dost pravděpodobně se tmavé čáry hned napoprvé neobjevily, neboť teplota plamene Bunsenova hořáku byla příliš vysoká ve srovnání se světlem Drummondovy plynové lampy, která vydávala spojité spektrum. Kirchhoff však vytrval a brzy nalezl, že s chladnějším plynovým kahanem lze také vytvořit tmavou sodíkovou čáru. 
Kirchhoff bez váhání připravil článek o 600 slovech, ve kterém popsal experiment. Prezentoval jej v berlínské Akademii věd 27. října 1859. Ve zprávě uvádí, že plamen by měl být chladnější než zdroj spojitého spektra. V následující práci uvádí svůj věhlasný zákon záření: poměr emisního a absorpčního koeficientu je funkcí vlnové délky a teploty a je to táž funkce pro všechna tělesa. V třetím článku z ledna 1860 rozpracoval svou teorii ještě důkladněji, ale mezitím velmi pečlivě mapoval sluneční spektrum a srovnával je s laboratorními spektry mnoha prvků. V následujícím roce identifikoval na Slunci sodík, vápník, hořčík, železo, nikl, chrom, baryum, měď a zinek. 
Kirchhoffovo vysvětlení původu Fraunhoferových čar slavilo svůj velký úspěch zejména tehdy, když Kirchhoff spolu s Bunsenem objevili nový pozemský prvek, který podle výrazných modrých spektrálních čar nazvali césium. V následujícím roce 1862 ohlásili objev dalšího prvku -- rubidia, který vykazoval červené čáry. 
Je pozoruhodné, že tentýž experiment, který uskutečnil Kirchhoff v Heidelbergu na podzim roku 1859, byl realizován v Paříži již o desetiletí dříve fyzikem Léonem Foucaltem. Podobně jako Kirchhoff chtěl i Foucalt dokázat, že sluneční čára D souhlasí s jasnou žlutou čarou, jež se objevila ve spektru uhlíkové obloukové lampy. K překvapení zjistil, že "když vložíme obloukovou lampu do svazku slunečního světla, čára D se podstatně zesílí". Nicméně Foucalt tento neobvyklý jev nedokázal vysvětlit. Zřejmě netušil, že jasná čára D v oblouku uhlíkové lampy vzniká sodíkovým znečištěním. Foucalt též nezjistil, že laboratorní absorpční čáry a absorpční čáry sluneční příslušejí týmž chemickým prvkům. 
Proto plným právem čteme dnes na pamětní desce, umístěné na jedné impozantní budově na hlavní třídě v Heidelbergu: "V této budově Gustav Kirchhoff společně s Robertem Bunsenem položili základy spektrální analýzy, použili ji ke studiu Slunce a hvězd a odkryli nám tak chemii vesmíru." 
  
Owen Gingerich
  
Podle článku Unlocking the Chemical Secrets of the Cosmos, publikovaného v časopise Sky and Telescope, 57, 1981, 12-14. Přeložil Zdeněk Pokorný.