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 valieron 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 , cátedra que ocupó hasta su muerte, ocurrida cerca de Drogheda , en Irlanda, el 19 de diciembre de 1887. Fue autor de varios libros de texto científicos de gran 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 1 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.
Se formó en Dundee . Luego estudió Física en la Universidad de St Andrews y en la Universidad de Edimburgo . Tras 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 estas cuestiones a las que Stewart también se dedicó principalmente.
El calor radiante atrajo su atención por primera vez y en 1858 había completado sus primeras investigaciones sobre el tema. Éstas dieron como resultado una notable ampliación de la "Ley de 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 radiativo y absorbente de una sustancia deben ser iguales, no sólo para la radiación en su conjunto, sino también para cada uno de sus constituyentes.
En reconocimiento a su labor, recibió en 1868 la Medalla Rumford de la Royal Society , a la que había sido elegido miembro seis años antes. Entre otros trabajos en los que abordó esta y otras ramas afines de la física, cabe mencionar "Observaciones con un espectroscopio rígido", "Calentamiento de un disco mediante movimiento rápido en el vacío", "Equilibrio térmico en un recinto que contiene materia en movimiento visible" y "Radiación interna en cristales uniaxiales".
En 1859 fue nombrado director del Observatorio de Kew , y allí, naturalmente, se interesó por los problemas de meteorología y 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 , cátedra que ocupó hasta su muerte, ocurrida cerca de Drogheda , en Irlanda, el 19 de diciembre de 1887.
Fue autor de varios libros de texto científicos de gran éxito y también del artículo sobre "Magnetismo terrestre" en la novena edición de la Enciclopedia Británica . En colaboración con el profesor PG Tait escribió El universo invisible , publicado en un principio de forma anónima, cuyo objetivo era combatir la idea común de la incompatibilidad entre ciencia y religión. [2] [3]
Stewart , un clérigo devoto, [3] se identificó prominentemente con la Sociedad para la Investigación Psíquica . Fue en su reseña de 1875 de El universo invisible , donde William James expuso por primera vez su doctrina de la voluntad de creer .
Balfour Stewart registró perturbaciones geomagnéticas notables en la tarde del 28 de agosto de 1859 y 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 extensión muy amplia" en varios lugares alrededor del mundo, el Observatorio de Kew tenía el beneficio de magnetógrafos de autorregistro , [6] que permitían "los medios para obtener un registro fotográfico continuo del estado de los tres elementos de la fuerza magnética de la Tierra, a saber, la declinación y la intensidad horizontal y vertical".
Stewart continuó haciendo la siguiente observación.
Ahora paso a señalar algunas de las peculiaridades de esta tormenta magnética.
Parece que tenemos dos perturbaciones distintas y bien marcadas , cada una de las cuales comienza abruptamente y termina gradualmente, la primera de las cuales comenzó en la tarde del 28 de agosto y la segunda en la madrugada del 2 de septiembre. Estas dos grandes perturbaciones corresponden, por lo tanto, en cuanto al tiempo a las dos grandes auroras a las que ya se ha aludido.
La segunda perturbación fue el resultado de lo que hoy se conoce como el Evento Carrington , una gran llamarada solar que Richard Carrington y Richard Hodgson observaron con telescopio en la mañana del 1 de septiembre de 1859. La primera perturbación no tenía actividad solar observada antes de su inicio. Esto podría deberse a que la erupción solar asociada no fue observada por telescopios ópticos en el momento de su ocurrencia, o a que la erupción en sí no produjo una llamarada óptica, o de "luz blanca", como la llamarada Carrington y, por lo tanto, fue invisible para los telescopios ópticos en uso en ese momento.
En la reunión del 11 de noviembre de 1859 de la Royal Astronomical Society , Richard Carrington presentó un artículo [7] en el que describía sus observaciones de la llamarada superluminiscente que se produjo el 1 de septiembre a las 11:18 GMT y que más tarde recibió su nombre en su honor. En lo que parece ser un añadido editorial realizado después de la reunión, se añadió la siguiente observación entre paréntesis.
( 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 una perturbación moderada pero muy marcada tuvo lugar alrededor de las 11 h 20 m A.M. , el 1 de septiembre, de corta duración; y que hacia las cuatro horas después de la medianoche comenzó una gran tormenta magnética, que relatos posteriores establecieron como considerable tanto en el hemisferio sur como en el norte. Si bien el suceso contemporáneo puede merecer ser mencionado, no se supone que se incline a relacionarlos apresuradamente. "Una golondrina no hace verano").
De este anexo se desprende claramente que Richard Carrington no estaba dispuesto a comprometerse profesionalmente a relacionar la perturbación magnética con el acontecimiento que había observado en la superficie del Sol, aunque ambos sucedieron 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, correspondiente al comienzo de la tormenta magnética, es una hora anterior a la informada 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 que se dividió, esta gran tormenta comprende un disturbio menor, que no se acerca a estos dos en extensión, pero que sin embargo posee un interés peculiar que merece ser mencionado.
El 1 de septiembre, poco antes del mediodía, el Sr. RC Carrington estaba observando por medio de un telescopio una gran mancha que entonces podía verse en la superficie de nuestra luminaria, cuando se presentó una aparición notable, que describió en comunicaciones a la Royal Astronomical Society .
(A continuación se cita extensamente el artículo de Richard Carrington.)
Al pasar por el Observatorio de Kew un día o dos después, el señor Carrington se enteró de que en el mismo momento en que había observado este fenómeno, los tres elementos magnéticos de Kew se habían visto perturbados simultáneamente. Si no se hubiera sabido que existiera una conexión entre estas dos clases de fenómenos, tal vez sería erróneo considerar esto desde cualquier otra perspectiva 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 ocurrió lo más cerca posible a las 11 h 15 m A.M., hora media de Greenwich, el 1 de septiembre de 1859, afectando a todos los elementos simultáneamente y comenzando 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 llamarada solar. Los rayos X de la llamarada solar, que viajan a la velocidad de la luz, tardan 8 minutos en viajar desde el Sol hasta la Tierra y llegan simultáneamente con los fotones de luz blanca de la llamarada que Carrington observó. La perturbación geomagnética resultante de las corrientes ionosféricas se produce casi simultáneamente con la llegada de los fotones y dura solo mientras el flujo de rayos X de la llamarada continúa ionizando la atmósfera superior. Ahora se entiende que la tormenta magnética más grande que comenzó 17,5 horas después de la llamarada es causada por una eyección de masa coronal (CME) asociada con la erupción que causó la llamarada solar.
Al citar la investigación previa 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 de hecho conectados. Los fenómenos magnéticos que ocurrieron alrededor de las 11:18 GMT del 1 de septiembre de 1859 ahora se conocen como un efecto de llamarada solar archivado el 24 de septiembre de 2015 en Wayback Machine (SFE) o un crochet magnético, pero la conexión no se probaría hasta otros 80 años. [8] El SFE es una perturbación repentina de la ionosfera causada por rayos X y un aumento impulsado por el ultravioleta extremo (EUV) de los vórtices de corriente de la ionosfera responsables de la variación diaria regular observada en los rastros del magnetómetro. Los SFE se observan principalmente en lugares cercanos al punto subsolar (es decir, el punto de la Tierra cuando el Sol está en lo alto) y solo se pueden observar desde estaciones en el hemisferio iluminado por el sol en el momento de la llamarada solar. Utilizando 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 de registro automático en el Observatorio Kew. Suponiendo que la primera gran tormenta geomagnética fue causada por una erupción solar de escala similar al Evento Carrington que se sabe que causó la segunda tormenta, es interesante preguntarse si un SFE es evidente en los registros del magnetógrafo Kew antes del inicio de la segunda tormenta. Dado que las velocidades de CME pueden variar ampliamente entre erupciones solares, incluso aquellas con llamaradas de tamaño similar, la señal de SFE puede no ser 17 horas antes del inicio de la primera tormenta y podría ser hasta 24--48 horas antes del momento del inicio de la tormenta.
