Ernest William Brown FRS (29 de noviembre de 1866 - 22 de julio de 1938) fue un matemático y astrónomo inglés que pasó la mayor parte de su carrera trabajando en los Estados Unidos y se naturalizó como ciudadano estadounidense en 1923. [1] [2]
El trabajo de su vida fue el estudio del movimiento de la Luna ( teoría lunar ) y la compilación de tablas lunares extremadamente precisas. También estudió el movimiento de los planetas y calculó las órbitas de los asteroides troyanos .
Brown nació en Hull , Inglaterra , el segundo de cuatro hijos de William y Emma Brown (de soltera Martin). Su padre era originalmente agricultor y luego se convirtió en comerciante de madera. Su madre y su hermano menor murieron de escarlatina en 1870, cuando Brown no tenía ni cuatro años. Luego, él y sus dos hermanas fueron cuidados por una tía soltera, hasta que su padre se volvió a casar cinco años después. [1] [3]
Brown se educó en Totteridge Park School, Hertfordshire (ahora parte de Dorset House School ) y en Hull and East Riding College. Después de dejar la escuela, ingresó al Christ's College , Cambridge , donde se graduó con honores de primera clase como sexto Wrangler en matemáticas en 1887. [4] [5] Continuó con estudios de posgrado en Cambridge y trabajó bajo la dirección de George Howard. Darwin . En el verano de 1888, Darwin sugirió que estudiara los artículos de George William Hill sobre la teoría lunar . Al final resultó que, esta idea de una línea de investigación iba a tener un gran impacto en el resto de la vida de Brown.
Brown fue nombrado miembro del Christ's College en 1889 y elegido miembro de la Royal Astronomical Society ese mismo año. Recibió su maestría en 1891 y luego dejó Cambridge para ocupar un lugar como instructor de matemáticas en Haverford College , Pensilvania . Allí, ascendió rápidamente al puesto de profesor de Matemáticas en 1893. Sin embargo, continuó la mayor parte de los años regresando a Cambridge durante el verano, quedándose a menudo con su antiguo tutor, Darwin. [6]
En Haverford, Brown continuó con sus estudios de la teoría lunar, e hizo una revisión exhaustiva del trabajo de investigadores anteriores, como Hill, de Pontécoulant , Delaunay y Hansen . Su dominio en el campo quedó demostrado con la publicación de su primera gran obra, Tratado introductorio a la teoría lunar , [7] en 1896, cuando Brown aún tenía menos de 30 años. Al año siguiente, fue elegido miembro de la Royal Society . [6]
A medida que avanzaba el trabajo de Brown, desarrolló gradualmente un plan para crear una teoría lunar completamente nueva. Esto finalmente se publicó como una serie de artículos en las Memorias de la Royal Astronomical Society entre 1897 y 1908. En 1907, fue nombrado profesor de Matemáticas en la Universidad de Yale , con la que consiguió un acuerdo para financiar la enorme tarea de calcular tablas detalladas. del movimiento de la Luna, basado en su teoría lunar. Después de un período de 12 años y un costo de más de 34.000 dólares, la obra maestra de Brown , Tablas del movimiento de la Luna , se publicó en 1919.
El objetivo de Brown había sido producir una efeméride precisa de la Luna, basada puramente en la teoría gravitacional. Para el "problema principal" del sistema Tierra-Luna-Sol, calculó términos de longitud y latitud con una incertidumbre de 0,001 segundos de arco . También incluyó perturbaciones debidas a otros planetas (principalmente Júpiter y Venus ) y también tuvo en cuenta el problema más difícil de la naturaleza no esférica de la Tierra y la Luna.
Las observaciones mostraron que las tablas de Brown eran realmente superiores a las de Hansen, que se habían utilizado desde 1857, pero todavía había una gran fluctuación inexplicable en la longitud media de la Luna del orden de 10 segundos de arco. Para eliminar esto en la medida de lo posible, se introdujo un "gran término empírico", de magnitud 10,71 segundos de arco y período de 257 años. Dada la precisión de los cálculos de Brown, debe haber sido una gran decepción tener que introducir este ajuste arbitrario.
Edmond Halley había descubierto más de dos siglos antes que el movimiento de la Luna parecía acelerarse gradualmente. Esta 'aceleración secular' no podía explicarse únicamente mediante la teoría gravitacional, y Simon Newcomb había sugerido que en realidad se debía a una desaceleración gradual de la velocidad de rotación de la Tierra , debido a la fricción generada por las mareas . La implicación de esto era que no era la Luna la que se estaba acelerando, sino que era el tiempo (medido en términos del día cada vez más largo de la Tierra) el que parecía estar desacelerando.
Brown dedicó mucho estudio a este problema y propuso que debería abordarse mediante observaciones, utilizando ocultaciones lunares para trazar un mapa más preciso de la trayectoria de la Luna. También razonó que, si las discrepancias eran causadas por variaciones en la rotación de la Tierra, implicaba que las observaciones de otros objetos se verían afectadas de manera similar. Esto fue parcialmente verificado mediante observaciones de los tránsitos de Mercurio , pero Brown inicialmente no quedó convencido. Sin embargo, finalmente concluyó que Newcomb tenía razón y que no solo se estaba desacelerando la velocidad de rotación de la Tierra, sino que también había fluctuaciones aleatorias e impredecibles, y publicó estos hallazgos en un artículo en 1926. [4] [6] [8] Trabajos posteriores han demostrado que esto es cierto, y los astrónomos ahora hacen una distinción entre el Tiempo Universal , que se basa en la rotación de la Tierra, y el Tiempo Terrestre (anteriormente tiempo de Efemérides ), que es una medida uniforme del paso del tiempo (ver también ΔT ).
Brown fue un miembro activo de la Sociedad Estadounidense de Matemáticas y fue su presidente de 1915 a 1916. [9]
Conservó su cátedra en Yale hasta su jubilación en 1932. Además de continuar su trabajo en la Luna, también trabajó en el movimiento de los planetas alrededor del Sol . En 1933 publicó el libro Planetary Theory , en coautoría con Clarence Shook, que contenía una exposición detallada de la resonancia en las órbitas planetarias y examinaba el caso especial de los asteroides troyanos . En 1937, la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos le concedió la Medalla Watson .
Uno de los alumnos de posgrado de Brown fue Wallace John Eckert , quien se convirtió en instructor en la Universidad de Columbia mientras terminaba su doctorado. Eckert mejoraría el ritmo de los cálculos astronómicos automatizándolos con computadoras digitales. [10]
Brown nunca se casó y durante la mayor parte de su vida adulta vivió con su hermana menor soltera, Mildred, quien le cuidaba la casa. Ella se propuso protegerlo de "preocupaciones y perturbaciones" y logró "malcriarlo por completo". [1] En su juventud, fue un entusiasta remero y montañero. Era un pianista competente y continuó tocando hasta unos años antes de su muerte. Siguió siendo aficionado a la música y durante un tiempo fue director de la Sociedad de Oratorio de New Haven. Brown también jugaba ajedrez a un alto nivel y amaba las historias de detectives.
Le gustaba viajar y cruzaba con frecuencia el Atlántico entre Estados Unidos y Gran Bretaña. Con varios colegas profesionales, también participó con entusiasmo en la extensa visita de la Asociación Británica a Sudáfrica y otras partes del sur y este de África entre julio y octubre de 1905. [11] [12]
Su rutina diaria era inusual y se describía de la siguiente manera: [1]
Tenía la costumbre de acostarse temprano y, en consecuencia, se despertaba entre las tres y las cinco de la mañana. Después de haberse fortalecido con un café fuerte tomado de un termo, se puso a trabajar sin levantarse de la cama, fumando numerosos cigarrillos. Su serio trabajo científico quedó así terminado antes de levantarse para desayunar a las nueve en punto.
Brown, un gran fumador, sufrió problemas bronquiales durante gran parte de su vida. Sufrió problemas de salud durante la mayor parte de los seis años de su jubilación y murió en New Haven, Connecticut en 1938. Su hermana, Mildred, había muerto unos años antes que él y su única familia cercana sobreviviente era su hermana mayor viuda. , Ella Yorke, que había emigrado con su marido a Nueva Zelanda en la década de 1890. [1]
Las tablas de Brown fueron adoptadas por casi todas las efemérides nacionales en 1923 para sus cálculos de la posición de la Luna, y continuaron utilizándose con algunas modificaciones hasta 1983. Con la llegada de las computadoras digitales , las expresiones trigonométricas originales de Brown, dadas en la introducción a su Las tablas de 1919 (y a partir de las cuales se habían compilado las tablas) comenzaron a usarse para el cálculo directo en lugar de las tablas mismas. Esto también obtuvo cierta mejora en la precisión, ya que las tablas habían incorporado algunas aproximaciones menores, en un equilibrio entre la precisión y la cantidad de trabajo necesario para los cálculos en aquellos días de cálculo manual. [13]
A mediados del siglo XX, se reconoció y evaluó la diferencia entre el tiempo universal y el tiempo de efemérides, y se eliminaron los términos empíricos problemáticos. [13] Luego se hicieron más ajustes a la teoría de Brown, derivados de valores observacionales mejorados de las constantes astronómicas fundamentales utilizadas en la teoría, y de la reelaboración de las expansiones analíticas originales de Brown para obtener versiones más precisas de los coeficientes utilizados en la teoría. [14]
Finalmente, en 1984, el trabajo de Brown fue reemplazado por resultados obtenidos a partir de datos de observación más modernos (incluidos datos de alcance láser lunar ) y métodos computacionales completamente nuevos para calcular las efemérides de la Luna. [15]