Джордж Бидделл Эйри

редактировать
Английский математик и астроном

Сэр Джордж Бидделл Эйри. KCB PRS
Джордж Бидделл Эйри 1891.jpg Джордж Бидделл Эйри в 1891 г.
Родился(1801-07-27) 27 июля 1801 г.. Алнвик, Нортумберленд, Англия
Умер2 января 1892 г. (1892 г.) -01-02) (90 лет). Гринвич, Лондон, Англия
НациональностьБританское
ОбразованиеКолчестерская королевская гимназия
Alma materТринити-колледж, Кембридж
ИзвестенСедьмой Королевской астрономической наградой
Премией Смита (1823). Медалью Копли (1831). Золотая медаль РАН (1833, 1846). Премия Лаланда (1834). Королевская медаль (1845). Медаль Альберта (1876)
Научная карьера
ОбластиАстрономия, математика
УчрежденияТринити-колледж, Кембридж. Королевское общество
Научные консультантыДжордж Пикок

сэр Джордж Бидделл Эйри KCB PRS (; 27 июля 1801 - 2 января 1892) был английским математиком и астрономом, королевским астрономом с 1835 по 1881 год. Его многочисленные достижения включают работы по планетным орбиты, измерение средней плотности Земли, метод решения двумерных задач в механике твердого тела и, в качестве королевского астронома, создание Гринвич как местоположение нулевого меридиана. Его репутация была запятнана обвинениями в том, что из-за его бездействия Великобритания потеряла возможность первоочередного открытия Нептуна.

Содержание

  • 1 Биография
    • 1.1 Исследования
      • 1.1.1 Средняя плотность Земля
      • 1.1.2 Опорный геоид
      • 1.1.3 Планетарные неравенства
      • 1.1.4 Диск Эйри
      • 1.1.5 Королевский астроном
      • 1.1.6 Поиск Нептуна
      • 1.1.7 Эфир испытание на сопротивление
      • 1.1.8 Лунная теория
      • 1.1.9 Инженерная механика
        • 1.1.9.1 Метод функции напряжения
        • 1.1.9.2 Катастрофа на Тей-Бридж
      • 1.1.10 Противоречие
    • 1.2 Личная жизнь
  • 2 Наследие и награды
  • 3 Библиография
  • 4 Примечания
  • 5 Ссылки
  • 6 Внешние ссылки
    • 6.1 Некрологи

Биография

Эйри родился в Алнвике, один из длинного рода Эйри, которые ведут свое происхождение от одноименной семьи, проживавшей в Кентмере в Вестморленде в 14 веке. Ветвь, к которой он принадлежал, пострадав в гражданской войне в Англии, переехала в Линкольншир и стала фермерами. Эйри получил образование сначала в начальной школе в Херефорде, а затем в Колчестерской королевской гимназии. Замкнутый ребенок, Эйри завоевал популярность среди одноклассников благодаря своим огромным навыкам конструирования стрелков.

С 13 лет Эйри часто останавливался со своим дядей Артуром Бидделлом в Плейфорде, Саффолк. Бидделл познакомил Эйри со своим другом Томасом Кларксоном, борцом за отмену работорговли, жившим в Плейфорд-холле. Кларксон получил степень магистра математики в Кембридже и изучал Эйри по классике, а затем организовал для него экзамен на знание математики у научного сотрудника из Тринити-колледжа в Кембридже. В результате он поступил в Тринити в 1819 году как сизар, что означало, что он заплатил пониженную плату, но по сути работал слугой, чтобы компенсировать снижение платы. Здесь он сделал блестящую карьеру и, кажется, почти сразу был признан ведущим человеком своего года. В 1822 году он был избран ученым Тринити, а в следующем году получил диплом старшего дрессировщика и получил первую премию Смита. 1 октября 1824 г. он был избран членом Троицы, а в декабре 1826 г. был назначен профессором математики Лукаса вслед за Томасом Тертоном. Эту кафедру он занимал чуть больше года, будучи избранным в феврале 1828 г. Плумианом, профессором астрономии и директором новой Кембриджской обсерватории. В 1836 году он был избран членом Королевского общества, а в 1840 году - иностранным членом Шведской королевской академии наук. В 1859 году он стал иностранным членом Королевской Нидерландской академии искусств и наук.

Исследования

Джордж Бидделл Эйри

Некоторое представление о его деятельности как автора математических и физических предметов в эти первые годы может быть исходил из того факта, что до этого назначения он внес не менее трех важных мемуаров в «Философские труды» Королевского общества и восемь - в Кембриджское философское общество. В Кембриджской обсерватории Эйри вскоре продемонстрировал свою организованность. Единственным телескопом в учреждении, когда он взял на себя ответственность, был транзитный прибор, и он энергично посвятил себя этому. Приняв регулярную систему работы и тщательно разработав план сокращения, он смог обновлять свои наблюдения и ежегодно публиковать их с пунктуальностью, которая удивляла его современников. Вскоре был установлен настенный круг, и в 1833 году с ним были начаты регулярные наблюдения. В том же году герцог Нортумберленд подарил Кембриджской обсерватории прекрасный предметный стакан из 12 штук. -дюймовая апертура, которая была установлена ​​по проекту Эйри и под его руководством, хотя строительство не было завершено до тех пор, пока он не переехал в Гринвич в 1835 году.

Работы Эйри за это время разделены между математическая физика и астрономия. Первые по большей части связаны с вопросами теории света, вытекающими из его профессорских лекций, среди которых можно особо упомянуть его статью о дифракции объекта-стекла с круглой апертурой и его изложение всей теории. радуги. В 1831 г. за эти исследования ему была присуждена медаль Копли Королевского общества. Из его астрономических работ в этот период наиболее важными являются его исследование массы Юпитера, его отчет Британской ассоциации о прогрессе астрономии в XIX веке и его работы. О неравенстве длинного периода в движениях Земли и Венеры.

Один из разделов его умелого и поучительного доклада был посвящен «Сопоставлению прогресса астрономии в Англии с что в других странах », что очень невыгодно для Англии. Впоследствии этот упрек был в значительной степени устранен его собственными трудами.

Средняя плотность Земли

Одним из самых замечательных исследований Эйри было его определение средней плотности Земли. Земля. В 1826 году ему пришла в голову идея решить эту проблему с помощью экспериментов с маятником наверху и внизу глубокой шахты. Его первая попытка, сделанная в том же году на шахте Долкоат в Корнуолле, не удалась из-за аварии с одним из маятников. Вторая попытка в 1828 году потерпела поражение из-за затопления шахты, и прошло много лет, прежде чем представилась новая возможность. В конечном итоге эксперименты проводились на карьере Хартон около Саут-Шилдс в северной Англии в 1854 году. Их непосредственный результат состоял в том, чтобы показать, что гравитация внизу рудника превышает гравитацию вверху на 1/19286 его количества, глубина 383 м (1256 футов). Отсюда он пришел к окончательному значению удельной плотности Земли, равному 6,566. Эта ценность, хотя и значительно превышающая ценность, ранее обнаруженную другими методами, была сохранена Эйри благодаря тщательности и полноте, с которой проводились и обсуждались наблюдения, как «право соревноваться с другими, по крайней мере, на равных». термины." В настоящее время принятое значение плотности Земли составляет 5,5153 г / см3.

Базовый геоид

В 1830 году Эйри рассчитал длины полярного и экваториального радиусов Земли, используя измерения, сделанные в Великобритании.. Хотя его измерения были заменены более точными значениями радиуса (такими, как те, которые использовались для GRS 80 и WGS84 ), его геоид Эйри (строго эталонный эллипсоид, OSGB36) по-прежнему используется британской Ordnance Survey для картографии Англии, Шотландии и Уэльса, поскольку он лучше соответствует местному уровню моря (примерно на 80 см ниже среднего мирового уровня).

Планетарные неравенства

Открытие Эйри новое неравенство в движениях Венеры и Земли - в некоторых отношениях его самое замечательное достижение. Исправляя элементы солнечных таблиц Деламбра, он заподозрил неравенство, упущенное их конструктором. Причину этого он долго не искал напрасно; В тринадцать раз среднее движение Венеры почти равно восьмикратному среднему движению Земли, что разница составляет лишь небольшую часть среднего движения Земли, и из того факта, что член, зависящий от этой разницы, хотя и очень мал сам по себе, получает при интегрировании дифференциальных уравнений с множителем около 2 200 000, Эйри пришел к выводу о существовании разумного неравенства на протяжении 240 лет (Phil. Trans. cxxii. 67). Исследование было, вероятно, самым трудоемким из всех, что были сделаны до времен Эйри в планетарной теории, и представляло собой первое конкретное усовершенствование солнечных таблиц, осуществленное в Англии с момента создания теории гравитации. В знак признания этой работы в 1833 г. ему была присуждена Золотая медаль Королевского астрономического общества (в 1846 г. он снова выиграл ее).

Диск Эйри

Компьютерное изображение, имитирующее диск Эйри

разрешение оптических устройств ограничено дифракцией. Таким образом, даже самый совершенный объектив не может полностью сформировать точечное изображение в его фокусе , но вместо этого есть яркий центральный узор, теперь называемый диском Эйри, окруженный концентрическими кольцами, содержащими Воздушный узор. Размер диска Эйри зависит от длины волны света и размера апертуры. Джон Гершель ранее описал это явление, но Эйри был первым, кто объяснил его теоретически.

Это был ключевой аргумент в опровержении одного из последних оставшихся аргументов в пользу абсолютного геоцентризма : аргумент гигантской звезды. Тихо Браге и Джованни Баттиста Риччоли указали, что отсутствие звездного параллакса, обнаруживаемого в то время, влечет за собой то, что звезды находятся на огромном расстоянии. Но невооруженный глаз и первые телескопы с маленькими отверстиями, казалось, показывали, что звезды представляют собой диски определенного размера. Это означало бы, что звезды были во много раз больше нашего Солнца (они не знали о сверхгигантских или гипергигантских звездах, но некоторые из них были рассчитаны даже больше, чем размер всего Вселенная оценивалась в то время). Однако появление звезд на диске было ложным: на самом деле они видели не звездные изображения, а диски Эйри. С современными телескопами, даже с теми, которые имеют самое большое увеличение, изображения почти всех звезд правильно выглядят как простые точки света.

Королевский астроном

Транзитный круг Эйри в Транзитном Круге, Гринвич

В июне 1835 года Эйри был назначен королевским астрономом вслед за Джоном Пондом, и начал свою долгую карьеру в национальной обсерватории, что является его главным титулом к ​​славе. Состояние обсерватории на момент его назначения было таким, что лорд Окленд, первый лорд Адмиралтейства, считал, что «это должно быть очищено», в то время как Эйри признал что «это было в странном состоянии». Со своей обычной энергией он сразу же принялся за реорганизацию всего управления. Он переделал тома наблюдений, привел библиотеку в надлежащее состояние, установил новую (Овчарку ) экваториальную и организовал новую магнитную обсерваторию. В 1847 году был установлен альтазимут, разработанный Эйри, чтобы можно было проводить наблюдения луны не только на меридиане, но и везде, где она может быть видна. В 1848 году Эйри изобрел рефлекторную зенитную трубку, чтобы заменить ранее использовавшийся сектор зенита. В конце 1850 года был построен большой транзитный круг с апертурой 203 мм (8 дюймов) и фокусным расстоянием 3,5 м (11 футов 6 дюймов) , который до сих пор является основным инструментом своего класса в обсерватории. Установка в 1859 г. экваториальной апертуры диаметром 330 мм (13 дюймов) вызвала комментарий в его журнале за тот год: «В настоящее время нет ни одного работника или инструмента, используемого в обсерватории, которая была там во времена мистера Понда»; и преобразование было завершено открытием спектроскопической работы в 1868 году и фотографической регистрации солнечных пятен в 1873 году.

Главный меридиан в Гринвиче

Грозное предприятие по сокращению Накопленные планетные наблюдения, сделанные в Гринвиче с 1750 по 1830 год, уже проводились под наблюдением Эйри, когда он стал королевским астрономом. Вскоре после этого он предпринял дальнейшую трудоемкую задачу по сокращению огромной массы наблюдений Луны, сделанных в Гринвиче в тот же период под последовательным руководством Джеймса Брэдли, Натаниэля Блисса, Невил Маскелайн и Джон Понд, на покрытие расходов которых казначейством была выделена большая сумма денег. В результате не менее 8000 лунных наблюдений были спасены от забвения и в 1846 г. были предоставлены в распоряжение астрономов в такой форме, что их можно было использовать непосредственно для сравнения с теорией и для улучшения таблиц движение луны.

За эту работу Эйри получил в 1848 году отзыв от Королевского астрономического общества, и это сразу же привело к открытию Питером Андреасом Хансеном два новых неравенства в движении Луны. Завершив эти сокращения, Эйри, прежде чем начать какое-либо теоретическое исследование в связи с ними, поинтересовался, занимается ли какой-либо другой математик этим предметом, и узнал, что Хансен взял его в свои руки под патронажем короля Дании, но из-за смерти короля и связанной с этим нехватки средств существовала опасность того, что его вынудят отказаться от него, поэтому он обратился в адмиралтейство от имени Хансена за необходимой суммой. Его просьба была незамедлительно удовлетворена, и так случилось, что знаменитые «Таблицы де ла Луны» Хансена были посвящены «Высокой Амиро де са величеству королевы Великой Бретани и Ирландии».

В 1851 году Эйри основал новый Главный меридиан в Гринвиче. Эта линия, четвертый «Гринвичский меридиан», стала окончательно признанной во всем мире линией в 1884 году.

Поиск Нептуна

Джордж Бидделл Эйри в карикатурном изображении Обезьяна в Vanity Fair ноябрь 1875 года

В июне 1846 года Эйри начал переписку с французским астрономом Урбеном Леверье по поводу предсказания последнего, что нарушения в движении Урана были вызваны слишком далеким прошлым. ненаблюдаемое тело. Зная, что кембриджский астроном Джон Кауч Адамс предположил, что он делал аналогичные предсказания, 9 июля Эйри умолял Джеймса Чаллиса провести систематические поиски в надежде обеспечить триумф открытия для Британия. В конце концов, поиски соперника в Берлине Иоганном Готфридом Галле, инициированные Ле Верье, выиграли гонку за приоритет. Хотя Эйри был «жестоко оскорблен как англичанами, так и французами» за то, что он не смог более оперативно отреагировать на предложения Адамса, также были заявления о том, что сообщения Адамса были расплывчатыми и медлительными, и, кроме того, поиск новой планеты не входил в обязанности Королевского астронома.

Испытание на сопротивление эфира

С помощью заполненного водой телескопа Эйри в 1871 году искал изменения в звездной аберрации через преломляющую воду из-за эфирного сопротивления. Как и во всех других экспериментах по дрейфу эфира, он получил отрицательный результат.

Лунная теория

В 1872 году Эйри задумал новый взгляд на лунную теорию, и в возрасте семидесяти одного года он приступил к колоссальному труду, связанному с этой схемой. Общее описание его метода можно найти в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vol. xxxiv, № 3. По сути, он заключался в принятии окончательных числовых выражений Шарля-Эжена Делоне для долготы, широты и параллакса., с символическим термином, прикрепленным к каждому числу, значение которого должно было быть определено путем подстановки в уравнения движения.

В этом режиме рассмотрения вопроса порядок терминов является числовым, и хотя объем работы таков, что вполне мог отпугнуть молодого человека, все же детали были легкими, и большую часть ее можно было поручить «простому компьютеру».

Работа была опубликована в 1886 год, когда его автору было восемьдесят пять лет. Некоторое время назад его беспокоило подозрение, что в вычисления закрались определенные ошибки, и, соответственно, он обратился к задаче проверки. Но его силы больше не были такими, какими были раньше, и он никогда не мог в достаточной мере изучить этот вопрос. В 1890 году он рассказывает нам, как на одном из первых шагов была допущена грубая ошибка, и трогательно добавляет: «Мой дух в работе был сломлен, и с тех пор я никогда от души не приступал к этому».

Инженерное дело механика

Метод функции напряжения

В 1862 году Эйри представил новую технику для определения поля деформации и напряжения в балке. Этот метод, иногда называемый методом функции напряжения Эйри, можно использовать для поиска решений многих двумерных задач в механике твердого тела (см. Викиверситет ). Например, его использовал HM Westergaard для определения поля напряжений и деформаций вокруг вершины трещины, и, таким образом, этот метод способствовал развитию механики разрушения.

Катастрофа на мосту Тей
Оригинальный мост Тей с севера Разрушение моста Тей

Эйри проконсультировался по поводу скорости ветра и давления, которые могут возникнуть на предлагаемом подвесном мосту Форт, проектируемом Томасом Бушем для Северной Британской железной дороги в конце 1870-х гг. Он считал, что можно ожидать давления не выше примерно 10 фунтов на квадратный фут (500 паскалей). Этот комментарий, который, по мнению Буша, имел в виду, также относился к первому строящемуся тогда железнодорожному мосту Тей. Однако во время сильных штормов можно ожидать гораздо большего давления. Эйри был вызван для дачи показаний перед официальным расследованием катастрофы на мосту Тэй и подвергся критике за его советы. Однако о проблемах ветроустойчивости больших конструкций было известно мало, и Королевскую комиссию по давлению ветра попросили провести исследование этой проблемы.

Противоречие

Эйри был описан в его некрологе. опубликовано Королевским обществом как «жестокий противник», и сохранились рассказы о различных разногласиях и конфликтах с другими учеными. Фрэнсис Рональдс обнаружил, что Эйри был его противником, когда он был инаугурационным почетным директором обсерватории Кью, которую Эйри считал конкурентом Гринвича. Другими хорошо задокументированными конфликтами были Чарльз Бэббидж и сэр Джеймс Саут.

Частная жизнь

Джордж Бидделл Эйри (Джон Кольер, 1883 г.)

В июле 1824 г. Эйри встретил Ричарду Смит (1804–1875), «великую красавицу», во время пешеходной экскурсии по Дербиширу. Позже он написал: «Наши взгляды встретились... и моя судьба была предрешена... Я непреодолимо почувствовал, что мы должны объединиться», и Эйри сделал предложение двумя днями позже. Отец Ричарда, преподобный Ричард Смит, чувствовал, что Эйри не хватает финансовых ресурсов, чтобы жениться на его дочери. Только в 1830 году, когда Эйри занял свое место в Кембридже, разрешение на брак было предоставлено.

У Эйри было девять детей, первые трое из которых умерли молодыми.

  • Элизабет Эйри (род. 1833) умерла от чахотки (туберкулеза ) в 1852 году.
  • Старшим ребенком, дожившим до взрослой жизни, был Уилфрид (1836-1925), который спроектировал и сконструировал "Полковник" Джордж Томлайн Обсерватория Оруэлл-Парк. Дочерью Уилфрида была художница Анна Эйри. Мать Анны умерла вскоре после ее рождения, и ее воспитывали первые тетушки Кристабель и Аннот (см. Ниже).

Сын Джорджа Эйри Хьюберт Эйри (1838–1903) был врачом и пионером. в исследовании мигрени. Сам Эйри страдал от этого состояния.

  • Старшая дочь Эйри, Хильда (1840–1916), вышла замуж за математика Эдварда Рауса в 1864 году.
  • Кристабель (1842-1917) умерла незамужней, как и следующая сестра Аннот (1843-1924).
  • Младшим ребенком Эйри был Осмунд (1845-1929).

Эйри был посвящен в рыцари 17 июня 1872 года.

Эйри вышел на пенсию. в 1881 году, он жил со своими двумя незамужними дочерьми в Крумс-Хилл около Гринвича. В 1891 году он упал и получил внутреннюю травму. Он пережил последующую операцию всего несколько дней. Его состояние на момент смерти составляло 27 713 фунтов стерлингов. Эйри, его жена и трое умерших детей похоронены в церкви Святой Марии в Плейфорде, Саффолк. Коттедж, принадлежащий Эйри, до сих пор стоит рядом с церковью и теперь находится в частных руках.

Сэр Патрик Мур утверждал в своей автобиографии, что призрак Эйри был замечен в Королевской Гринвичской обсерватории. после наступления темноты. (стр. 178)

Наследие и почести

Библиография

Эйри

Список работ Джорджа Б. iddell Airy (с цифровыми копиями) см. Wikisource.

Полный список 518 печатных работ Эйри находится в Airy (1896). К наиболее важным относятся:

  • (1826 г.) Математические трактаты по физической астрономии
  • (1828 г.) о теории Луны, фигуре Земли, прецессии и нутации и исчислении вариаций, к которым в ко второму изданию 1828 г. были добавлены трактаты по теории планет и волнообразной теории света
  • (1834 г.) Гравитация: элементарное объяснение основных возмущений в солнечной системе (Полный текст в Интернет-архиве)
  • (1839) Эксперименты на кораблях, построенных из железа, проведенные с целью обнаружения поправки на отклонение компаса, производимого железом кораблей
  • (1848 г. [1881, 10-е издание]) Популярная астрономия: серия лекций, прочитанных в Ипсвиче (Полный текст в Wikisource)
  • (1855) Трактат по тригонометрии (Полный текст в Google Книгах)
  • (1861) Об алгебраической и числовой теории ошибок наблюдений и комбинации наблюдений.
  • (1866) Элементарный трактат о Уравнения в частных производных (Полный текст в Интернет-архиве)
  • (1868) О звуковых и атмосферных вибрациях с математическими элементами музыки (Полный текст в MPIWG)
  • (1870) Трактат о магнетизме (Полный текст в Google Книгах)
Об Эйри
  • Эйри, Джордж Бидделл; Уилфрид, Эйри (1896). Автобиография сэра Джорджа Бидделла Эйри. Издательство Кембриджского университета. п. 342. OCLC 13130558. Проверено 24 февраля 2008 г. астроном Эдвард Маундер.
  • Кэннон, W.F. (Ноябрь 1964 г.). «Ученые и широкие церковники: ранняя викторианская интеллектуальная сеть». Журнал британских исследований. 4 (1): 65–88. doi : 10.1086 / 385492. JSTOR 175122. PMID 19588590.
  • Саттертуэйт, Г. Э. (2003). «Зенитные телескопы Эйри и« Родная звезда современной астрономии »». Журнал астрономической истории и наследия. Университет Джеймса Кука. 6 (1): 13. Bibcode : 2003JAHH.... 6... 13S.
  • Winterburn, E. (2002). "Воздушный транзитный круг". Британская история - викторианцы. BBC. Проверено 9 сентября 2007 г.

Примечания

Ссылки

Внешние ссылки

Викискладе есть материалы, связанные с Джорджем Бидделлом Эйри.
В Wikiquote есть цитаты, относящиеся к: Джордж Бидделл Эйри

Некрологи

Последняя правка сделана 2021-05-21 04:01:46
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте