Чтобы еще раз подтвердить свою мысль, Доплер собрал на железнодорожной станции людей и пустил мимо них поезд с группой трубачей, которые тянули одну ноту. По мере приближения и отдаления состава звук в восприятии слушателей менялся. Ученый повторил опыт еще несколько раз, задавая поезду разные скорости и меняя местами слушателей и музыкантов. Высота звука варьировалась по-разному, и Доплер убедился: чем выше скорость отдаления источника, тем резче снижается тон — и тем заметнее удлинение волны. Это явление было названо эффектом Доплера.
Опираясь на собственное открытие, ученый предположил, будто изменение длины и частоты волн излучения звезды искажает ее изначально белый цвет, поэтому мы видим светило словно окрашенным. Но это оказалось ошибкой. В 1848 г. француз Арман Физо (1819–1896) установил: эффект изменения длины волны в зависимости от расстояния никак не связан с цветом звезд, его дело — менять внешний вид спектра. Чем больше удлиняется волна, тем сильнее черные полоски смещаются в сторону красного цвета; и наоборот — с укорочением волны (и приближением звезды) линии концентрируются в фиолетовой части.
Почему так получается? Двадцать лет спустя английский ученый Уильям Хаггинс (1824–1910) открыл, что черные линии демонстрируют, какие волны спектра по пути поглощаются теми или иными химическими элементами. Если линии сместились, значит, луч попал, например, в какое-то газовое облако, которое «съело» не те волны, что исчезают обычно. В то же время смещение линий в красную сторону свидетельствует о том, что волна удлиняется, приближаясь к красной части спектра, а смещение в синюю сторону, напротив, показывает укорачивание волны и ее приближение к фиолетовой области. Данные смещения получили названия красного и синего.
Сравнение спектров звездных излучений со спектрами земных химических элементов помогает выяснить, чем именно был поглощен свет — то есть какие элементы составляют поверхность звезды и ее оболочку. В 1863 г. Хаггинс воспользовался этим методом, чтобы определить состав Солнца, и нашел в его атмосфере водород, натрий, магний, алюминий, железо и кальций — все то, что есть и на Земле.
Пять лет спустя англичанин Джозеф Локьер и француз Жюль Жансен изучали спектр протуберанцев (раскаленных газовых фонтанов, вырывающихся с солнечной поверхности) и заметили новую полоску, не сопоставимую ни с одним из известных элементов. Локьер решил назвать «темную лошадку» гелием (так именовали светило греки), а уже в конце столетия соотечественник Джозефа, Уильям Рамзай, обнаружил гелий в составе газа, выделенного раскаленным урансодержащим минералом клевеитом.