William Ferrel (29 de enero de 1817 - 18 de septiembre de 1891) fue un meteorólogo estadounidense que desarrolló teorías que explicaban en detalle la célula de circulación atmosférica de latitudes medias ; de ahí que la célula de Ferrel reciba su nombre.
Ferrel nació en el condado de Fulton , en el sur de Pensilvania . [1] Fue el mayor de ocho hijos de su padre, Benjamin Ferrel, y su madre, cuyo primer nombre se desconoce. Su madre era hija de un granjero y su familia era dueña de una granja en las montañas Allegheny en la que se crió. [2] A los doce años, trabajaba tanto en la granja como en el aserradero de la misma. [3] Se mudaron a lo que se convertiría en Virginia Occidental en 1829. Su educación primaria formal fue limitada y solo asistió durante dos inviernos, pero se inspiró en la ciencia, especialmente debido a que presenció un eclipse solar parcial en 1832. [2] Usando libros de ciencia , que fue a comprar a Martinsburg y Hagerstown, aprendió lo suficientemente bien como para convertirse en maestro de escuela. [2]
Ahorró su salario como maestro de escuela para asistir al Marshall College , [4] pero solo pudo financiar dos años de su educación. Como tal, regresó a la enseñanza durante dos años en Virginia Occidental, para pagar el resto de su educación en Bethany College. [2] Pudo graduarse de la primera clase de graduados de Bethany College en 1844. [2] Continuaría enseñando en Missouri y Tennessee hasta 1858. [2] En Liberty, Missouri, encontró una copia de los Principia de Newton que incluía algunos artículos adicionales sobre la marea de la Academia Francesa de Ciencias, que estudió y teorizó. También estudió la Mécanique Céleste de Laplace, y estos combinados lo llevaron a creer que el movimiento del Sol y la Luna en las mareas estaba desacelerando la rotación de la Tierra alrededor de su eje. [2] Esta fue la base de su primer artículo, que iba en contra de las teorías de Laplace, ya que Ferrel creía que había ignorado los términos de segundo orden. [2]
En 1854, Ferrel fundó una escuela en su nuevo hogar, Nashville, Tennessee . [2] En 1858, aceptó un puesto a tiempo completo en el personal de American Ephemeris and Nautical Almanac en Cambridge, Massachusetts . En 1867, se mudó a Washington, DC, y se unió al United States Coast Survey [2]
En 1882, Ferrel se unió al Servicio de Señales del Ejército de los Estados Unidos (que era la agencia del Gobierno de los Estados Unidos responsable de la previsión meteorológica hasta la creación de la Oficina Meteorológica de los Estados Unidos en 1891) y se retiró en 1886. Murió en Maywood ( condado de Wyandotte ), un suburbio de Kansas City , en 1891. [1]
Ferrel demostró que la tendencia del aire caliente ascendente, a medida que gira debido al efecto Coriolis , es atraer aire de regiones más cálidas y ecuatoriales y transportarlo hacia los polos. Es esta rotación la que crea las complejas curvaturas en los sistemas frontales que separan el aire más frío del Ártico y la Antártida hacia los polos del aire más cálido de los trópicos hacia el ecuador.
Ferrel mejoró la teoría de Hadley al reconocer un mecanismo que hasta entonces se había pasado por alto. Esta es una cita de su primer artículo:
La cuarta y última fuerza surge de la combinación de un movimiento relativo de la atmósfera hacia el este o hacia el oeste con el movimiento de rotación de la Tierra. Como la atmósfera gira sobre un eje común con el de la Tierra, cada partícula recibe una fuerza centrífuga que, al descomponerse en una fuerza vertical y otra horizontal, le hace adoptar una forma esferoidal conforme a la figura de la Tierra. Pero si el movimiento de rotación de una parte cualquiera de la atmósfera es mayor que el de la superficie de la Tierra, o, en otras palabras, si una parte cualquiera de la atmósfera tiene un movimiento relativo hacia el este con respecto a la superficie de la Tierra, esta fuerza aumenta, y si tiene un movimiento relativo hacia el oeste, disminuye, y esta diferencia da lugar a una fuerza perturbadora que impide que la atmósfera se encuentre en un estado de equilibrio, con una figura conforme a la de la superficie de la Tierra, pero provoca una acumulación de la atmósfera en ciertas latitudes y una depresión en otras, y la diferencia consiguiente en la presión de la atmósfera en estas latitudes influye muy materialmente en sus movimientos. [5]
El razonamiento erróneo de Hadley se había basado en una tendencia a conservar el momento lineal , a medida que la masa de aire se desplaza de norte a sur o de sur a norte. Ferrel reconoció que en meteorología y oceanografía lo que hay que tener en cuenta es una tendencia, de una masa de aire que está en movimiento con respecto a la Tierra , a conservar su momento angular con respecto al eje de la Tierra .
Ferrel también estudió los efectos que el Sol y la Luna tenían sobre las mareas, y cómo afectaban a la rotación de la Tierra sobre su eje. Laplace ya había teorizado sobre esto antes, pero había descuidado los términos de segundo orden y la fricción de fluidos . [2] Esto no fue culpa suya, ya que las matemáticas que le permitirían estudiarlo no existían hasta la década de 1840. [2] Se supone que la fricción es proporcional al cuadrado de la velocidad, lo que da lugar a ecuaciones no lineales. Ferrel fue la primera persona en tratarlas con éxito. [2] También sugirió que las mareas podrían explicarse por el hecho de que la Tierra tiene un interior viscoso, e intentó estudiar el magnetismo de la Tierra. [3]
Ferrel recopiló datos sobre las mareas y los utilizó para calcular la masa de la luna. [2] En 1880, propuso al superintendente del Servicio Geodésico y Costero una máquina que pudiera utilizar datos para predecir los máximos y mínimos de las mareas. También presentó esta idea a la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia más tarde ese mismo año. [2] Ferrel renunció al Servicio Geodésico y Costero de los Estados Unidos en 1882, pero se quedó para supervisar la finalización de este proyecto, que fue un gran éxito y se utilizó durante más de 25 años. [2]
También escribió "Visión", un ensayo en el que analiza sus teorías sobre el funcionamiento de la vista humana; su análisis se basaba tanto en las matemáticas como en la psicología y estaba respaldado por experimentos. [3] Además, escribió sobre "Estrellas variables", en el que analiza cómo los períodos de fluctuación podrían indicar si se están acercando o alejando de la Tierra. [3]