Mikroskopisk 200-åring fortfarande stor i rymden

Vid sidan av Anders Celsius är Anders Ångström den enda svensk som har fått en fysikalisk enhet uppkallad efter sig. Båda har nedklassats sedan SI-systemet infördes, men lever ändå kvar i högönsklig välmåga.

En ångström är en hundramiljondels centimeter, 10^-10 meter. I vår vardag är den en doldis, men inom astronomin är enheten oumbärlig, särskilt i studier av ljus – så kallad spektroskopi.

– För oss som jobbar med spektroskopi passar den perfekt, den ger de mest bekväma talen att hantera. Från ultraviolett ljus, som är några hundra ångström i våglängd, till infrarött, där våglängderna ligger kring 10 000 ångström, säger Nikolai Piskunov, professor i observationell astrofysik vid Ångströmlaboratoriet i Uppsala.

Bruket av enheten är inte något Uppsalapatriotiskt undantag i en värld av nanometer, försäkrar han. Det engelska uttrycket Angstrom används av forskare världen runt.

Anders Jonas Ångström var prästson, född den 13 augusti 1814 i Lögdö i Västerbotten. Efter skolan i Härnösand läser han matematik och fysik i Uppsala och disputerar 1839 på avhandlingen Om conisk refraktion. Han utses till docent i fysik och arbetar ett år i Stockholm med teleskopobservationer av  solfläckar, kometer och norrsken. Så återvänder han till Uppsala 1843, som astronomisk observator. Femton år senare blir han professor i fysik.

Under 1850- och 60-talen gör Ångström banbrytande studier av bland annat solens spektrum. Ett spektrum bildas då det vita ljuset delas upp i regnbågens alla färger när det går genom ett prisma eller gitter. Om ljuset från en stjärna passerar genom en gas, absorberar gasen vissa våglängder. De saknas då i spektrumet på ett sätt som är karakteristiskt för gasen, vilket gör det möjligt att bestämma till exempel stjärnors innehåll av olika grundämnen.

Mätningar av fysikaliska fenomen är populära vid den här tiden, då allt bättre instrument utvecklas. Ångström mäter jordtemperatur, magnetism och värmeledningsförmåga. Men det är inom spektroskopin som han gör en bestående insats.

Han studerar noggrant spektrallinjernas våglängder i arbeten som Om de Fraunhoferska linierna: jemte teckning af den violetta delen af solspektrum och Ny bestämning av ljusets våglängder, utgivna av Vetenskapsakademien 1861 respektive 1863. Ångström anger våglängderna i hundramiljondelar av parisertum, ett äldre franskt längdmått motsvarande en tolftedel av en pariserfot, som är 0,32484 meter. Med tiden övergår Ångström dock till hundramiljondels centimeter, det mått som senare kommer att bära hans namn.

Mätningarna är ytterst precisa, men ändå blir det fel. Det gäller även hans stora arbete om solstrålar, Recherches sur le spectre solaire, utgivet i Uppsala 1868, som får stor internationell uppmärksamhet. Där mäter han med stor noggrannhet upp närmare tusen spektrallinjer i solljuset.

Men när våglängderna ska anges med metersystemet som bas uppdagas det att Uppsalas meterstav är 0,19 millimeter för kort! Alla hans våglängder har därför angivits med ett systematiskt fel på cirka 0,013 procent. Ångström antas ha planerat att justera värdena, men det blir andra som gör det efter hans död sex år senare.

Anders Ångström var först med att observera spektrum av olika gaser i laboratorium, och inte minst först med att konstatera att mörka linjer i solljusets spektrum kommer från metallgaserna i solen. Det är observationer som bland annat gjort det möjligt att bestämma stjärnors ålder utifrån deras innehåll av metall-er jämfört med de vanligaste grundämnena – väte och helium.

Samma spektrum studeras även vid dagens jakt på planeter kring fjärran stjärnor, exoplaneter, även om precisionen är mycket högre.

– Det handlar om oerhört noggranna mätningar, vilket Ångström lade grunden till. Till exempel upptäcker vi exoplaneter genom att mäta hur stjärnornas spektrallinjer varierar på grund av planeternas gravitation. Variationerna är extremt små, ungefär 100 Å, eller hundra atomer, i amplitud. Dessa mätningar är bland det noggrannaste som man gör i någon disciplin över huvud taget, säger Nikolai Piskunov.