Balfour Stewart (1 de noviembre de 1828 - 19 de diciembre de 1887) fue un físico y meteorólogo escocés .
Sus estudios en el campo del calor radiante le llevaron a recibir la Medalla Rumford de la Royal Society en 1868. En 1859 fue nombrado director del Observatorio de Kew . Fue elegido profesor de física en el Owens College de Manchester , y mantuvo esa cátedra hasta su muerte, ocurrida cerca de Drogheda , en Irlanda, el 19 de diciembre de 1887. Fue autor de varios libros de texto de ciencias de éxito, y también del artículo sobre " Magnetismo terrestre" en la novena edición de la Encyclopædia Britannica .
Stewart nació el 1 de noviembre de 1828 en el número 1 de London Row en Leith (al norte de Edimburgo ), hijo de William Stewart, un comerciante de té, y su esposa, Jane Clouston. [1] Su padre estaba involucrado en negocios en Gran Bretaña y Australia.
Fue educado en Dundee . Luego estudió Física en la Universidad de St Andrews y en la Universidad de Edimburgo . Después de sus estudios de física en Edimburgo, se convirtió en asistente de James David Forbes en 1856. Forbes estaba especialmente interesado en cuestiones de calor , meteorología y magnetismo terrestre , y fue a ellas a las que Stewart también se dedicó principalmente.
El calor radiante llamó primero su atención y en 1858 había completado sus primeras investigaciones sobre el tema. Estos produjeron una notable extensión de la "Ley de los intercambios" de Pierre Prévost y le permitieron establecer el hecho de que la radiación no es un fenómeno superficial, sino que tiene lugar en todo el interior del cuerpo radiante, y que los poderes radiativos y de absorción de una sustancia debe ser igual, no sólo para la radiación en su conjunto, sino también para todos sus constituyentes.
En reconocimiento a este trabajo, recibió en 1868 la Medalla Rumford de la Royal Society , para la que había sido elegido seis años antes. De otros artículos en los que trató esta y otras ramas afines de la física se pueden mencionar "Observaciones con un espectroscopio rígido", "Calentamiento de un disco por movimiento rápido en vacío", "Equilibrio térmico en un recinto que contiene materia en movimiento visible". y "Radiación interna en cristales uniaxales".
En 1859 fue nombrado director del Observatorio de Kew , y allí naturalmente se interesó por los problemas de la meteorología y el magnetismo terrestre. En 1870, año en el que resultó gravemente herido en un accidente ferroviario, fue elegido profesor de física en el Owens College de Manchester , y conservó esa cátedra hasta su muerte, ocurrida cerca de Drogheda , en Irlanda, el 19 de diciembre de 1887.
Fue autor de varios libros de texto de ciencia de éxito, y también del artículo sobre "Magnetismo terrestre" en la novena edición de la Encyclopædia Britannica . Junto con el profesor PG Tait , escribió The Unseen Universe , publicado al principio de forma anónima, cuyo objetivo era combatir la noción común de la incompatibilidad entre ciencia y religión. [2] [3]
Un clérigo devoto, [3] Stewart fue identificado prominentemente con la Sociedad para la Investigación Psíquica . Fue en su reseña de 1875 de El universo invisible , que William James presentó por primera vez su doctrina de la voluntad de creer .
Balfour Stewart registró notables perturbaciones geomagnéticas en la tarde del 28 de agosto de 1859 y en la mañana del 2 de septiembre de 1859, en el Observatorio de Kew , y presentó sus hallazgos en un documento presentado a la Royal Society el 21 de noviembre de 1861. [4] [ 5 ] señaló que si bien se registraron "perturbaciones magnéticas de violencia inusual y de muy amplia extensión" en varios lugares del mundo, el Observatorio de Kew tenía la ventaja de contar con magnetógrafos autorregistradores , [6] que permitían "obtener un registro fotográfico continuo de el estado de los tres elementos de la fuerza magnética de la Tierra, es decir, la declinación y la intensidad horizontal y vertical.
Stewart continuó haciendo la siguiente observación.
Procedo ahora a señalar algunas de las peculiaridades de esta tormenta magnética.
Parece que tenemos dos disturbios distintos y bien marcados , cada uno de los cuales comenzó abruptamente y terminó gradualmente, el primero de los cuales comenzó en la tarde del 28 de agosto y el segundo en las primeras horas de la mañana del 2 de septiembre. Estos dos grandes disturbios se corresponden, por lo tanto, en el punto de tiempo a las dos grandes manifestaciones aurorales a las que ya hemos aludido.
La segunda perturbación fue el resultado de lo que ahora se conoce como el Evento Carrington , una gran llamarada solar que Richard Carrington y Richard Hodgson observaron telescópicamente en la mañana del 1 de septiembre de 1859. En la primera perturbación no se observó actividad solar antes de su inicio. Esto podría deberse a que la erupción solar asociada no fue observada por telescopios ópticos en el momento de su aparición, o porque la erupción en sí no produjo una llamarada óptica o de "luz blanca" como la llamarada de Carrington y, por lo tanto, fue invisible para el observador óptico. telescopios en uso en ese momento.
En la reunión de la Royal Astronomical Society del 11 de noviembre de 1859 , Richard Carrington presentó un artículo [7] que describía sus observaciones de la súper llamarada que se produjo el 1 de septiembre, a las 11:18 GMT y que más tarde recibió su nombre. En lo que parece ser una adición editorial hecha después de la reunión, se añadió entre paréntesis la siguiente observación.
( El Sr. Carrington exhibió en la reunión de noviembre de la Sociedad un diagrama completo del disco del sol en ese momento, y copias de los registros fotográficos de las variaciones de los tres elementos magnéticos, tal como se obtuvieron en Kew , y señaló que un una perturbación moderada pero muy marcada tuvo lugar alrededor de las 11 h 20 m de la mañana del 1 de septiembre, de corta duración y que hacia cuatro horas después de la medianoche comenzó una gran tormenta magnética, que los relatos posteriores establecieron que era considerable tanto en el sur como en el sur; el hemisferio norte, si bien el suceso contemporáneo puede merecer atención, no daría por hecho que se inclina siquiera por conectarlos apresuradamente: “Una golondrina no hace un verano”).
De este apéndice se desprende claramente que Richard Carrington no estaba dispuesto a comprometerse profesionalmente a conectar la perturbación magnética con el suceso que había observado en la superficie del Sol, aunque ocurrieron en momentos casi idénticos. De hecho, había mostrado los magnetógrafos en la reunión de la Royal Astronomical Society . La hora de las 11:20 GMT concuerda bien con otros informes, pero la hora de las 4:00 GMT del 2 de septiembre de 1859 para el comienzo de la tormenta magnética es una hora antes de lo informado por Stewart.
Stewart también informó [5] sobre una perturbación magnética más pequeña que ocurrió al mismo tiempo que la llamarada solar de luz blanca observada por Richard Carrington :
Pero, además de estos dos disturbios notables en los que se dividió, esta gran tormenta comprende un disturbio menor, que no se acerca a estos dos en extensión, pero que posee sin embargo un interés peculiar que le da derecho a ser mencionado.
El 1 de septiembre, poco antes del mediodía, el señor RC Carrington estaba observando, por medio de un telescopio, una gran mancha que luego podría verse en la superficie de nuestra luminaria, cuando se presentó una aparición notable, que describió en comunicaciones a la Real Sociedad Astronómica .
(A continuación se cita detalladamente el artículo de Richard Carrington.)
Al visitar el Observatorio de Kew uno o dos días después, el señor Carrington supo que en el mismo momento en que había observado este fenómeno, los tres elementos magnéticos de Kew estaban simultáneamente perturbados. Si no se hubiera sabido que subsistiera ninguna conexión entre estas dos clases de fenómenos, tal vez sería erróneo considerar esto bajo cualquier otra luz que no fuera una coincidencia casual; pero como el general Sabine ha demostrado que existe una relación entre las perturbaciones magnéticas y las manchas solares , no es imposible suponer que en este caso nuestra luminaria fue sorprendida "en el acto".
Esta perturbación se produjo lo más cerca posible de las 11 h 15 m de la mañana. Hora media de Greenwich, el 1 de septiembre de 1859, que afectó a todos los elementos simultáneamente y comenzó de manera bastante abrupta.
Ahora se entiende que esta pequeña perturbación de corta duración descrita por Stewart se debe a un rápido aumento de la ionización y a las corrientes eléctricas resultantes en la ionosfera debido a la intensa radiación de rayos X de la erupción solar. Los rayos X de las llamaradas solares, que viajan a la velocidad de la luz, tardan 8 minutos en viajar desde el Sol a la Tierra y llegan simultáneamente con los fotones de las llamaradas de luz blanca que observó Carrington. La perturbación geomagnética resultante de las corrientes ionosféricas se produce casi simultáneamente con la llegada de fotones y dura sólo mientras el flujo de rayos X continúa ionizando la atmósfera superior. Ahora se entiende que la tormenta magnética más grande que comenzó 17,5 horas después de la llamarada fue causada por una eyección de masa coronal (CME) asociada con la erupción que provocó la llamarada solar.
Citando la investigación anterior de Edward Sabine , que estableció una correlación entre las manchas solares y las tormentas magnéticas , Stewart avanzó la teoría de que el evento observado por Richard Carrington y la perturbación magnética que se registró al mismo tiempo estaban en realidad conectados. Los fenómenos magnéticos que ocurrieron alrededor de las 11:18 GMT del 1 de septiembre de 1859 ahora se conocen como efecto de llamarada solar Archivado el 24 de septiembre de 2015 en Wayback Machine (SFE) o crochet magnético, pero la conexión no se demostraría hasta dentro de 80 años. . [8] El SFE es una perturbación repentina de la ionosfera causada por rayos X y ultravioleta extremo (EUV) impulsada por la mejora de los vórtices de corriente de la ionosfera responsables de la variación diaria regular observada en las trazas del magnetómetro. Los SFE se observan principalmente en ubicaciones cercanas al punto subsolar (es decir, el punto de la Tierra cuando el Sol está sobre su cabeza) y sólo pueden observarse desde estaciones en el hemisferio iluminado por el sol en el momento de la erupción solar. Usando los tiempos de Stewart, la CME asociada con el Evento Carrington tardó 17 horas y 45 minutos en llegar a la Tierra.
Stewart informó que la primera tormenta geomagnética comenzó a las 22:30 GMT de la tarde del 28 de agosto de 1859, según lo registrado por magnetógrafos autorregistrables en el Observatorio de Kew. Suponiendo que la primera gran tormenta geomagnética fue causada por una erupción solar similar en escala al Evento Carrington que se sabe que causó la segunda tormenta, es interesante preguntarse si una SFE es evidente en los registros del magnetógrafo de Kew antes del inicio de la segunda tormenta. Dado que las velocidades de la CME pueden variar ampliamente entre erupciones solares, incluso aquellas con erupciones de tamaño similar, la señal SFE puede no ser 17 horas antes del inicio de la primera tormenta y podría ser hasta 24 a 48 horas antes del tiempo de inicio de la tormenta. .
