В 1904 г. Рамзай был награжден Нобелевской премией по химии и стал научной знаменитостью. В интервью он скромно объяснял свой успех толщиной больших пальцев, которыми затыкал пробирки с инертными газами, когда проводил с ними лабораторные опыты. А также связал ловкость рук с навыком скручивания сигарет (готовые сигареты он считал «недостойными экспериментатора»). Именно из-за курения в середине 1910-х гг. у него развился рак носа. В этот период его чрезвычайно волновали события Первой мировой войны, он предвидел конец цивилизации и нападал на немецких ученых на страницах лондонской газеты The Times. Смущенные друзья Рамзая объясняли эти выпады болезнью. Рамзай умер в 1916 г., находясь в мрачном состоянии духа, сокрушаясь по поводу того, что человеческие существа редко ведут себя так достойно, как благородные газы.

Рэлей тоже был награжден Нобелевской премией в 1904 г., но по физике — за открытие аргона и исследования плотностей наиболее распространенных газов. Эта награда дополняла награду Рамзая по химии, однако, учитывая весь спектр экзотических газов, открытых Рамзаем, премия Рэлея выглядела скромно. На самом деле, не следует думать, что Рэлей ничего не делал все время, пока Рамзай перекраивал периодическую таблицу. Вовсе нет.

До начала XX в. философы и ученые выдвигали по этому поводу массу предположений. Одни считали, что голубой цвет — это некая смесь темного индиго ночи и желтого света солнца. Другие связывали цвет неба с наличием плавающих кристаллов льда, а третьи — с такими экзотическими проявлениями, как флуоресценция озона или микроскопические пузырьки. Рэлей объяснял синеву неба рассеянием солнечного света на каких-то содержащихся в воздухе неизвестных частицах. Физика этого явления опять-таки сложна, но суть в том, что свет с более короткой длиной волны рассеивается (то есть перенаправляется) сильнее, чем свет с большей длиной волны. В частности, голубой свет, длина волны которого меньше, чем почти у всех остальных цветов видимого спектра, рассеивается сильнее, чем красный или оранжевый.

Между рассеянием света и цветом неба связь следующая. Представьте, что вы лежите на скамейке во дворе и глядите на проплывающие облака. Тем временем на Землю от Солнца прибывает белый свет. На самом деле этот «белый свет» представляет собой волны разной длины, включая синие. В соответствии с теорией Рэлея вероятность рассеяния и отклонения синих волн выше, чем любых других. И поэтому синие волны могут распространяться в разные стороны. Они вновь могут попасть на небо, в космос, но могут и к вам в глаз. Понятно, что какое-то количество красного (а также зеленого или желтого) света тоже рассеивается, но гораздо в меньшей степени, чем синий свет. И поэтому в каждой точке неба доминирует именно синий свет. Сложите вместе все эти точки — и вы получите небесную лазурь.

Те из вас, кто разбирается в теории цвета, назовут мое объяснение абсурдным. В конце концов, фиолетовый свет имеет еще меньшую длину волны, чем синий. И по логике в таком случае небо должно быть фиолетовым. До определенной степени это верно, но существуют и другие факторы. Солнце излучает больше синего света, чем фиолетового, поэтому и рассеивается больше синего света. Кроме того, колбочки человеческого глаза хуже воспринимают фиолетовый свет. Таким образом, синий цвет неба объясняется не только теорией Рэлея о рассеянии света, но также особенностями солнечного спектра и структурой нашего глаза.

Рэлей далеко продвинулся в развитии этой теории в 1871 г., когда покинул Кембридж, чтобы жениться. Однако он не мог ответить на один важнейший вопрос: какие же частицы рассеивают солнечный свет? Что это — пыль, лед, микробы? Рэлей предполагал, что это кристаллы соли, но точного ответа у него не было.

Намек на ответ впервые промелькнул в письме, которое Рэлей получил от физика Джеймса Клерка Максвелла в 1873 г. Максвелл отдыхал на северо-востоке Индии и любил сидеть на террасе отеля, поглядывая на Гималаи. Иногда ему удавалось разглядеть даже Эверест, находившийся в сотне километров.

Прозрачность воздуха поразила его, и он задался вопросом, почему молекулы газа между ним и Эверестом не поглощают весь свет. Если бы Максвелл всерьез занялся этой проблемой, он бы, безусловно, ее разрешил. Он был великим физиком, значительно переработавшим как термодинамику, так и оптику. Но у Максвелла не было под рукой никаких книг по физике, и он заметил в письме, что ленится и доверяет решение этого вопроса Рэлею.

Рэлей не торопился с поиском ответа. Прошла четверть века, умер Максвелл. Но в 1899 г. Рэлей наконец закончил вычисления. Он пришел к выводу, что сами молекулы воздуха имеют как раз подходящий размер, чтобы рассеивать видимый свет. Так что за рассеяние отвечали не какие-то примеси вроде пыли, солей или пузырьков. «Даже в отсутствие чужеродных частиц, — заявил Рэлей, — небо все равно будет синим». Только азот, кислород и аргон* окрашивают наш небосвод в синий цвет. И, возможно, Рэлей никогда бы этого не узнал, если бы его старый друг Максвелл не провел в праздности один день, разглядывая Эверест, — одну из тех точек на Земле, что ближе всего к небу.

В 1780-х гг. химики реализовали, возможно, самую старую мечту человечества — преодолеть силу притяжения и подняться в небо. Столетие спустя один физик решил одну из самых старых загадок — почему небо синее. За это можно простить ученым чрезвычайно высокое мнение о себе и о своем понимании химии воздуха, сложившееся к началу XX в. Благодаря многим ученым, от Пристли до Рамзая, были обнаружены все главные составляющие воздуха. Благодаря закону идеального газа стало известно, как воздух реагирует на любые изменения температуры и давления. Благодаря Шарлю, Гей-Люссаку и другим воздухоплавателям было установлено, что представляет собой воздух даже на высоте нескольких километров. Были, конечно, и слабые места в изучении атмосферы, такие как атомная физика или метеорология. Но в целом предстояло только распространить известные законы на эти особые случаи. Должно быть, ученым того времени казалось, что они уже приблизились к полному пониманию устройства мироздания.

И что же произошло потом? Ученые ринулись прояснять оставшиеся неразрешенными вопросы и вынуждены были сформулировать совершенно новые законы природы. Атомная физика привела к абсурду квантовой механики и ужасам атомных войн. А метеорология, одна из самых сонных областей науки, вернула к жизни теорию хаоса — глубочайшее и сложнейшее направление мысли XX в.

Ацетилен (C₂H₂) на сегодняшний день содержится в воздухе в концентрации от 0,0001 до 0,001 ppm (выше в урбанизированных районах); при каждом вдохе мы потребляем от миллиарда до десяти миллиардов молекул

Водород (H₂) содержится в воздухе в концентрации 0,55 ppm; при каждом вдохе мы потребляем семь квадриллионов молекул

Мы не можем закончить рассказ о благородных газах, не упомянув об их самом известном применении в так называемых неоновых огнях. Вообще говоря, история появления неоновых огней является частью гораздо более обширной истории о свете и газах в целом. Такие газы, как пар, очевидным образом способствовали Промышленной революции, но такие газы, как метан и ацетилен, сделали нечто не менее важное: они осветили эту революцию. Один историк назвал пар и эти рождающие свет газы «двумя главными движущими силами истории».