Sir George Biddell Airy KCB FRS ( / ˈ ɛər i / ; 27 de julio de 1801 - 2 de enero de 1892) fue un matemático y astrónomo inglés , además de profesor lucasiano de matemáticas de 1826 a 1828 y séptimo astrónomo real de 1835 a 1881. Entre sus muchos logros se incluyen trabajos sobre órbitas planetarias , la medición de la densidad media de la Tierra, un método de solución de problemas bidimensionales en mecánica de sólidos y, en su papel de Astrónomo Real, el establecimiento de Greenwich como la ubicación del primer meridiano .
Airy nació en Alnwick , uno de una larga línea de Airys que remontaba su ascendencia a una familia del mismo nombre que residía en Kentmere , en Westmorland , en el siglo XIV. La rama a la que pertenecía, habiendo sufrido en la Guerra Civil Inglesa , se trasladó a Lincolnshire y se convirtió en granjero. Airy fue educado primero en escuelas primarias en Hereford y luego en Colchester Royal Grammar School . [1] Airy, un niño introvertido, ganó popularidad entre sus compañeros de escuela gracias a su gran habilidad en la construcción de lanzaguisantes. [2]
Desde los 13 años, Airy se quedó frecuentemente con su tío, Arthur Biddell, en Playford , Suffolk . Biddell presentó a Airy a su amigo Thomas Clarkson , el abolicionista del comercio de esclavos que vivía en Playford Hall . Clarkson tenía una maestría en matemáticas de Cambridge, examinó a Airy en clásicos y luego organizó que un miembro del Trinity College de Cambridge lo examinara sobre sus conocimientos de matemáticas. [3] [4] Como resultado, ingresó a Trinity en 1819, como sizar , lo que significa que pagó una tarifa reducida pero esencialmente trabajó como sirviente para compensar la reducción de la tarifa. [5] Aquí tuvo una carrera brillante y parece haber sido reconocido casi de inmediato como el protagonista de su año. En 1822 fue elegido académico de Trinity, y al año siguiente se graduó como wrangler senior y obtuvo el primer Premio Smith . El 1 de octubre de 1824 fue elegido miembro del Trinity y en diciembre de 1826 fue nombrado profesor lucasiano de matemáticas en sucesión de Thomas Turton . Esta cátedra la ocupó durante poco más de un año, siendo elegido en febrero de 1828 profesor plumiano de astronomía y director del nuevo Observatorio de Cambridge . [1] En 1836 fue elegido miembro de la Royal Society y en 1840, miembro extranjero de la Real Academia Sueca de Ciencias . En 1859 se convirtió en miembro extranjero de la Real Academia de Artes y Ciencias de los Países Bajos . [6]
Se puede obtener una idea de su actividad como escritor sobre temas matemáticos y físicos durante estos primeros años del hecho de que antes de este nombramiento había contribuido con tres importantes memorias a Philosophical Transactions of the Royal Society y ocho a la Cambridge Philosophical Society. . En el Observatorio de Cambridge, Airy pronto demostró su poder de organización. El único telescopio del establecimiento cuando asumió el cargo era el instrumento de tránsito , y a ello se dedicó vigorosamente. Mediante la adopción de un sistema regular de trabajo y un cuidadoso plan de reducción, pudo mantener actualizadas sus observaciones y publicarlas anualmente con una puntualidad que asombró a sus contemporáneos. Al poco tiempo se instaló un círculo mural y en 1833 se iniciaron observaciones periódicas con él. Ese mismo año, el duque de Northumberland regaló al observatorio de Cambridge un fino cristal objeto de 12 pulgadas de apertura, que se montó según los diseños de Airy y bajo su supervisión, aunque la construcción no se completó hasta después de que se mudó a Greenwich en 1835. [1]
Los escritos de Airy durante este tiempo se dividen entre la física matemática y la astronomía. Los primeros se ocupan en su mayor parte de cuestiones relacionadas con la teoría de la luz que surgen de sus conferencias docentes, entre las que se puede mencionar especialmente su artículo Sobre la difracción de un objeto de vidrio con apertura circular, y su enunciación de la teoría completa. del arcoiris . [ cita necesaria ] En 1831 se le otorgó la Medalla Copley de la Royal Society por estas investigaciones. De sus escritos astronómicos durante este período, los más importantes son su investigación de la masa de Júpiter , su informe a la Asociación Británica sobre el progreso de la astronomía durante el siglo XIX y su obra Sobre una desigualdad de largo período en los movimientos de la Tierra. y Venus . [7]
Una de las secciones de su capaz e instructivo informe se dedicó a "Una comparación del progreso de la astronomía en Inglaterra con el de otros países", en gran desventaja para Inglaterra. Este reproche fue posteriormente eliminado en gran medida por sus propios esfuerzos. [8]
Una de las investigaciones más notables de Airy fue su determinación de la densidad media de la Tierra . En 1826 se le ocurrió la idea de abordar este problema mediante experimentos con péndulo en la parte superior e inferior de una mina profunda . Su primer intento, realizado ese mismo año en la mina Dolcoath en Cornualles, fracasó a consecuencia de un accidente en uno de los péndulos . Un segundo intento en 1828 fue derrotado por una inundación de la mina, y transcurrieron muchos años antes de que se presentara otra oportunidad. Los experimentos finalmente tuvieron lugar en el pozo Harton cerca de South Shields en el norte de Inglaterra en 1854. Su resultado inmediato fue demostrar que la gravedad en el fondo de la mina excedía a la de la parte superior en 1/19286 de su magnitud, siendo la profundidad de 383 m. (1256 pies). A partir de esto llegó al valor final de la densidad específica de la Tierra de 6,566. [9] Airy sostuvo que este valor, aunque considerablemente superior al encontrado anteriormente mediante diferentes métodos, por el cuidado y la integridad con la que se llevaron a cabo y discutieron las observaciones, tenía "derecho a competir con los demás, al menos". al menos, igualdad de condiciones." [8] El valor actualmente aceptado para la densidad de la Tierra es 5,5153 g/cm 3 . [ cita necesaria ]
En 1830, Airy calculó las longitudes del radio polar y el radio ecuatorial de la Tierra utilizando mediciones tomadas en el Reino Unido. Aunque sus mediciones fueron reemplazadas por cifras de radio más precisas (como las utilizadas para GRS 80 y WGS84 ), su geoide Airy (estrictamente un elipsoide de referencia, OSGB36) todavía es utilizado por el Ordnance Survey de Gran Bretaña para mapear Inglaterra, Escocia y Gales porque se adapta mejor al nivel del mar local (unos 80 cm por debajo del promedio mundial). [10] [11]
El descubrimiento de Airy de una nueva desigualdad en los movimientos de Venus y la Tierra es, en algunos aspectos, su logro más notable. Al corregir los elementos de las tablas solares de Delambre , éste había llegado a sospechar de una desigualdad que su constructor había pasado por alto. La causa de esto no la buscó en vano; trece veces el movimiento medio de Venus es tan casi igual a ocho veces el de la Tierra que la diferencia equivale sólo a una pequeña fracción del movimiento medio de la Tierra, y del hecho de que el término que depende de esta diferencia, aunque muy pequeño en sí mismo, recibe al integrar las ecuaciones diferenciales con un multiplicador de aproximadamente 2.200.000, Airy se vio llevado a inferir la existencia de una desigualdad sensible que se extendía a lo largo de 240 años ( Phil. Trans. cxxii. 67). La investigación fue probablemente la más laboriosa que se había realizado hasta la época de Airy en teoría planetaria , y representó la primera mejora específica en las tablas solares efectuada en Inglaterra desde el establecimiento de la teoría de la gravedad . En reconocimiento a este trabajo se le concedió la Medalla de Oro de la Royal Astronomical Society en 1833 [8] (la volvería a ganar en 1846).
La resolución de los dispositivos ópticos está limitada por la difracción . Así que ni siquiera la lente más perfecta puede generar una imagen puntual en su foco , sino que hay un patrón central brillante ahora llamado disco de Airy , rodeado por anillos concéntricos que comprenden un patrón de Airy. El tamaño del disco de Airy depende de la longitud de onda de la luz y del tamaño de la apertura. John Herschel había descrito previamente el fenómeno, [12] pero Airy fue el primero en explicarlo teóricamente. [13]
Éste fue un argumento clave para refutar uno de los últimos argumentos que quedaban a favor del geocentrismo absoluto : el argumento de la estrella gigante . Tycho Brahe y Giovanni Battista Riccioli señalaron que la falta de paralaje estelar detectable en ese momento implicaba que las estrellas se encontraban a una distancia enorme. Pero el ojo desnudo y los primeros telescopios con pequeñas aperturas parecían mostrar que las estrellas eran discos de cierto tamaño. Esto implicaría que las estrellas eran muchas veces más grandes que el Sol (no tenían conocimiento de estrellas supergigantes o hipergigantes , pero se calculó que algunas eran incluso más grandes que el tamaño de todo el universo estimado en ese momento). Sin embargo, las apariciones de los discos de las estrellas eran espurias: en realidad no estaban viendo imágenes estelares, sino discos de Airy. Con los telescopios modernos, incluso los de mayor aumento, las imágenes de casi todas las estrellas aparecen correctamente como meros puntos de luz.
En junio de 1835, Airy fue nombrado Astrónomo Real en sucesión de John Pond , y comenzó su larga carrera en el observatorio nacional, que constituye su principal título a la fama. El estado del observatorio en el momento de su nombramiento era tal que Lord Auckland , primer Lord del Almirantazgo , consideró que "debía ser vaciado", mientras que Airy admitió que "se encontraba en un estado extraño". Con su energía habitual se puso inmediatamente a trabajar para reorganizar toda la dirección. Remodeló los volúmenes de observaciones, puso en condiciones adecuadas la biblioteca, montó el nuevo ecuatorial ( Ovejasshanks ) y organizó un nuevo observatorio magnético. En 1847 se erigió un altazimutal , diseñado por Airy para permitir realizar observaciones de la Luna no sólo en el meridiano , sino siempre que fuera visible. [14] En 1848, Airy inventó el tubo cenital réflex para reemplazar el sector cenital empleado anteriormente. A finales de 1850 se erigió el gran círculo de tránsito de 203 mm (8 pulgadas) de apertura y 3,5 m (11 pies 6 pulgadas) de distancia focal , y sigue siendo el principal instrumento de su clase en el observatorio. El montaje en 1859 de un ecuatorial de 330 mm (13 pulgadas) de apertura evocó el comentario en su diario de ese año: "Ahora no hay una sola persona empleada ni instrumento utilizado en el observatorio que estaba allí en la época del Sr. Pond"; y la transformación se completó con la inauguración de los trabajos espectroscópicos en 1868 y del registro fotográfico de las manchas solares en 1873. [8]
La formidable empresa de reducir las observaciones planetarias acumuladas realizadas en Greenwich entre 1750 y 1830 ya estaba en marcha bajo la supervisión de Airy cuando se convirtió en Astrónomo Real. Poco después emprendió la laboriosa tarea de reducir la enorme masa de observaciones de la Luna realizadas en Greenwich durante el mismo período bajo la dirección, sucesivamente, de James Bradley , Nathaniel Bliss , Nevil Maskelyne y John Pond, para sufragar los gastos de las cuales. El Tesoro asignó una gran suma de dinero. Como resultado, no menos de 8.000 observaciones lunares fueron rescatadas del olvido y, en 1846, puestas a disposición de los astrónomos de tal forma que podían utilizarse directamente para compararlas con la teoría y para mejorar las tablas de el movimiento de la luna. [8]
Por este trabajo, Airy recibió en 1848 un testimonio de la Royal Astronomical Society , que inmediatamente condujo al descubrimiento por parte de Peter Andreas Hansen de dos nuevas desigualdades en el movimiento de la luna. Después de completar estas reducciones, Airy indagó, antes de emprender cualquier investigación teórica relacionada con ellas, si algún otro matemático estaba siguiendo el tema, y supo que Hansen se había ocupado de él bajo el patrocinio del rey de Dinamarca , pero que, debido a la muerte del rey y la consiguiente falta de fondos, existía el peligro de que se viera obligado a abandonarlo, por lo que solicitó al almirantazgo en nombre de Hansen la suma necesaria. Su petición fue concedida inmediatamente, y así se logró que las famosas Tables de la Lune de Hansen se dedicaran a La Haute Amirauté de sa Majesté la Reine de la Grande Bretagne et d'Irlande . [8]
En 1851, Airy estableció un nuevo primer meridiano en Greenwich. Esta línea, el cuarto "Meridiano de Greenwich", se convirtió en la línea definitiva reconocida internacionalmente en 1884. [15] [16] Fue reemplazada por el Meridiano de Referencia IERS en 1984, que corre aproximadamente 102 metros al este.
En junio de 1846, Airy comenzó a mantener correspondencia con el astrónomo francés Urbain Le Verrier sobre la predicción de este último de que las irregularidades en el movimiento de Urano se debían a un cuerpo hasta ahora no observado. Consciente de que el astrónomo de Cambridge John Couch Adams había sugerido que había hecho predicciones similares, el 9 de julio Airy instó a James Challis a emprender una búsqueda sistemática con la esperanza de asegurar el triunfo del descubrimiento para Gran Bretaña. Al final, una búsqueda de rivales en Berlín por parte de Johann Gottfried Galle , instigada por Le Verrier, ganó la carrera por la prioridad. [17] Aunque Airy fue "abusado más salvajemente tanto por el inglés como por el francés" [18] por no haber actuado más rápidamente sobre las sugerencias de Adams, también ha habido afirmaciones de que las comunicaciones de Adams habían sido vagas y dilatorias [17] y, además, que las La búsqueda de un nuevo planeta no era responsabilidad del Astrónomo Real. [19]
Utilizando un telescopio lleno de agua , en 1871 Airy buscó un cambio en la aberración estelar a través del agua refractante debido a la hipótesis del arrastre del éter . [20] Como todos los demás intentos de detectar la deriva o el arrastre del éter, Airy obtuvo un resultado negativo.
En 1872, Airy concibió la idea de tratar la teoría lunar de una manera nueva y, a la edad de setenta y un años, se embarcó en el prodigioso trabajo que este plan implicaba. Se encontrará una descripción general de su método en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , vol. xxxiv, N° 3. Consistió esencialmente en la adopción de las expresiones numéricas finales de Charles-Eugène Delaunay para longitud , latitud y paralaje , con un término simbólico adjunto a cada número, cuyo valor debía determinarse mediante sustitución en las ecuaciones de movimiento. [8]
En este modo de tratar la cuestión, el orden de los términos es numérico, y aunque la cantidad de trabajo es tal que bien podría haber disuadido a un hombre más joven, los detalles fueron sencillos y una gran parte del mismo podría confiarse a "un hombre". mera computadora ". [8] [un]
La obra fue publicada en 1886, cuando su autor tenía ochenta y cinco años de edad. Hacía algún tiempo que lo acosaba la sospecha de que se habían introducido ciertos errores en los cálculos y, en consecuencia, se dedicó a la tarea de revisión. Pero sus poderes ya no eran los que habían sido y nunca pudo examinar suficientemente el asunto. En 1890 nos cuenta cómo se había cometido un grave error en uno de los primeros pasos, y añade patéticamente: "Mi espíritu en el trabajo estaba quebrantado, y desde entonces nunca he proseguido con entusiasmo". [8]
En 1862, Airy presentó una nueva técnica para determinar el campo de deformaciones y tensiones dentro de una viga . [21] Esta técnica, a veces llamada método de la función de tensión de Airy, se puede utilizar para encontrar soluciones a muchos problemas bidimensionales en mecánica de sólidos (ver Wikiversidad). Por ejemplo, fue utilizado por HM Westergaard [22] para determinar el campo de tensiones y deformaciones alrededor de la punta de una grieta y, por lo tanto, este método contribuyó al desarrollo de la mecánica de fracturas .
Se consultó a Airy sobre las velocidades y presiones del viento que probablemente se encontrarían en el puente colgante Forth propuesto que estaba diseñado por Thomas Bouch para el Ferrocarril del Norte de Gran Bretaña a fines de la década de 1870. Pensó que se podían esperar presiones no superiores a aproximadamente 10 libras por pie cuadrado (500 pascales), un comentario que Bouch entendió que también se aplicaba al primer puente ferroviario de Tay que se estaba construyendo en ese momento. Sin embargo, se pueden esperar presiones mucho mayores en tormentas severas. Airy fue llamado a declarar ante la investigación oficial sobre el desastre del puente Tay y fue criticado por su consejo. Sin embargo, se sabía poco sobre los problemas de la resistencia al viento de las grandes estructuras, y se pidió a una Comisión Real sobre Presión del Viento que realizara una investigación sobre el problema. [23]
Airy fue descrito en su obituario publicado por la Royal Society como "un duro adversario" y sobreviven historias de diversos desacuerdos y conflictos con otros científicos. Francis Ronalds descubrió que Airy era su enemigo mientras era director honorario inaugural del Observatorio de Kew , que Airy consideraba un competidor de Greenwich. [24] [25] Otros conflictos bien documentados fueron con Charles Babbage y Sir James South . [26] [27]
En julio de 1824, Airy conoció a Richarda Smith (1804-1875), "una gran belleza", en un recorrido a pie por Derbyshire . Más tarde escribió: "Nuestras miradas se encontraron... y mi destino quedó sellado... Sentí irresistiblemente que debíamos estar unidos", y Airy le propuso matrimonio dos días después. El padre de Richarda, el reverendo Richard Smith, sentía que Airy carecía de los recursos económicos para casarse con su hija. Sólo en 1830, con Airy establecido en su puesto en Cambridge, se concedió el permiso para el matrimonio. [17] [28] [29]
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Los Airy tuvieron nueve hijos, los tres primeros de los cuales murieron jóvenes.
Airy fue nombrado caballero el 17 de junio de 1872. [34]
Airy se jubiló en 1881 y vivió con sus dos hijas solteras en Croom's Hill, cerca de Greenwich. En 1891 sufrió una caída y una lesión interna. Sobrevivió a la consiguiente cirugía sólo unos días. Su riqueza al morir era de £ 27 713, equivalente a £ 3 746 548,49 en 2021. [35] Airy, su esposa y sus tres hijos fallecidos previamente están enterrados en la iglesia de St. Mary en Playford, Suffolk . [17] Una cabaña propiedad de Airy todavía se mantiene en pie, adyacente a la iglesia y ahora en manos privadas. [36]
Sir Patrick Moore afirmó en su autobiografía que se ha visto al fantasma de Airy rondando el Observatorio Real de Greenwich después del anochecer. (página 178)
Para obtener una lista de obras de George Biddell Airy (con copias digitales), consulte Wikisource.
Una lista completa de los 518 artículos impresos de Airy se encuentra en Airy (1896). Entre los más importantes se encuentran:
edward maunder astrónomo.
edward maunder astrónomo.
Obras de o sobre George Biddell Airy en Wikisource