Ричард Кристофер Каррингтон (26 мая 1826 г. – 27 ноября 1875 г.) [2] был английским астрономом-любителем , чьи астрономические наблюдения 1859 года продемонстрировали существование солнечных вспышек , а также предположили их электрическое влияние на Землю и ее полярные сияния ; и чьи записи наблюдений за солнечными пятнами 1863 года выявили дифференциальное вращение Солнца . [3]
Каррингтон родился в Челси , он был вторым сыном Ричарда Каррингтона, владельца большой пивоварни в Брентфорде , и его жены Эстер Кларк Эплин. [4] Он поступил в Тринити-колледж в Кембридже в 1844 году; но, хотя он и был предназначен для церкви , скорее по желанию отца, чем по собственному желанию, его научные наклонности постепенно возобладали, и он получил окончательный импульс к практической астрономии от лекций профессора Чаллиса по этому предмету. Это изменение цели его жизни не встретило сопротивления, и у него появилась перспектива достаточных средств; так что он подал заявку, вскоре после получения степени тридцать шестого ворчуна в 1848 году, [4] на должность наблюдателя в Университете Дарема . Он приступил к своим обязанностям там в октябре 1849 года, [4] но вскоре стал недоволен их узкими рамками. Обсерватория была плохо снабжена инструментами [4] , и свободное время, оставшееся ему для учебы, служило лишь расширению его целей. Звездные зоны Фридриха Бесселя и Фридриха Вильгельма Аргеландера , прежде всего, показались ему образцом для подражания, и он решил завершить их, расширив до полюса. Желая продвинуться так далеко за пределы своих предшественников, чтобы включить в свой обзор звезды десятой величины, он тщетно просил о подходящем инструменте и, наконец, не надеясь выполнить какую-либо часть своего проекта в Дареме или извлечь пользу из дальнейшего пребывания, он оставил свою должность там в марте 1852 года. Однако он не был праздным. Некоторые из его наблюдений, особенно малых планет и комет, сделанных с помощью экваториальной телескопа Фраунгофера с апертурой 6½ дюйма, были опубликованы в предварительном виде в «Monthly Notices» и «Astronomische Nachrichten», а все они были окончательно воплощены в томе под названием «Результаты астрономических наблюдений, сделанных в обсерватории Даремского университета с октября 1849 по апрель 1852 года» (Дарем, 1855). Его принятие в члены Королевского астрономического общества (RAS) 14 марта 1851 года означало быстрое признание его исключительных заслуг как наблюдателя.
В июне 1852 года он определил место для обсерватории и жилого дома в Редхилле, Суррей . В июле 1853 года транзитный круг с фокусом в 5½ футов, уменьшенным в масштабе по сравнению с гринвичской моделью, и экваториальная апертура в 4½ дюйма, обе работы Симмса, были на своих местах, и работа началась. 9 декабря 1853 года Каррингтон представил в RAS, как результат предварительного обследования, отпечатанные копии девяти черновых карт, содержащих все звезды до одиннадцатой величины в пределах 9° от полюса (Monthly Notices, xiv. 40). Три года неуклонного следования принятому плану привели в 1857 году к созданию «Каталога 3735 циркумполярных звезд, наблюдавшихся в Редхилле в 1854, 1855 и 1856 годах и приведенных к средним положениям на 1855 год». [2] Работа была напечатана за государственный счет, решение лордов Адмиралтейства на этот счет сделало ненужным принятие щедрого предложения Леверье включить ее в следующий предстоящий том «Анналов» Парижской обсерватории. Она была награждена Золотой медалью Королевского астрономического общества , вручая которую 11 февраля 1859 года, г-н Мейн остановился на выдающейся полезности проекта, а также на «стандартном совершенстве» его исполнения (ib. xix. 162). Она включала в себя трудоемкое сравнение мест Шверда для 680 звезд с теми, которые были получены в Редхилле, и подробную диссертацию по всей теории поправок, применяемой к звездам вблизи полюса. Десять соответствующих карт, гравированных на меди, сопровождали каталог.
Тем временем Каррингтон принял и развивал с присущей ему удачливостью обращения «второй предмет» на данном этапе особого интереса и важности. Пока его новая обсерватория находилась в процессе строительства, он посвятил часть своего свободного времени изучению рисунков и записей солнечных пятен, имеющихся в распоряжении RAS, и был весьма поражен необходимостью и дефицитом систематических солнечных наблюдений. Открытие Сабин и Вольфа совпадения между магнитным и солнечным периодами было только что объявлено, и он считал, что сможет воспользоваться занятостью или неспособностью других наблюдателей присвоить себе, «пристальным и методичным исследованием», следующий последующий одиннадцатилетний цикл. Соответственно, он решил посвятить свою дневную энергию Солнцу, приберегая свои ночи для звезд. Однако солнечную физику в целом он благоразумно исключил из своего поля зрения. Он ограничил свою задачу установлением истинного периода вращения Солнца (для которого были получены странно противоречивые значения), отслеживанием законов распределения пятен и исследованием существования постоянных поверхностных токов. Чтобы в достаточной степени достичь этих целей, требовались новые приборы наблюдения, редукции и сравнения. Оставив фотографию своим преемникам как слишком неразвитую для немедленного использования, он выбрал метод, основанный на идее сделать солнечный диск его собственным круговым микрометром. Изображение Солнца проецировалось на экран, расположенный на таком расстоянии от окуляра 4½-дюймового экваториала, чтобы придать диску диаметр от 12 до 14 дюймов. В фокусе телескопа, который был прочно зажат, были закреплены два стержня сплющенной золотой проволоки под прямым углом друг к другу и наклонены примерно на 45° по обе стороны от меридиана. Затем, по мере того как перевернутое изображение перемещалось по экрану, по отдельности отмечались моменты соприкосновения с проводами краев Солнца и измеряемого пятна-ядра, после чего простой расчет давал его гелиоцентрическое положение (ib. xiv. 153).
Таким образом, в течение семи с половиной лет было сделано 5290 наблюдений 954 отдельных групп, многие из которых были к тому же точно изображены на рисунках. Однако из-за внезапной смерти его отца в июле 1858 года и последующей передачи Каррингтону управления пивоварней полное выполнение его исследовательского проекта было сорвано. Он продолжал некоторое время руководить солнечной работой, которую он ранее проводил лично; но в марте 1861 года, не видя перспектив освобождения от коммерческих обязательств, он счел целесообразным закрыть серию. Результаты появились в ин-кварто томе, публикация которого была поддержана грантом Королевского общества. Его название звучало следующим образом: Наблюдения пятен на Солнце с 9 ноября 1853 года по 24 марта 1861 года, сделанные в Редхилле (Лондон, 1863). Никогда еще данные не были предоставлены более своевременно. Возможно, более эффективно, чем достижения спектрального анализа, они способствовали революционизации представлений о физике Солнца.
Попытки установить истинную скорость вращения Солнца постоянно сбивались с толку из-за так называемых «собственных движений» пятен, служащих его индексами. Кэррингтон показал, что на самом деле они были вызваны большим «телесным дрейфом» фотосферы, уменьшающимся, по-видимому, от экватора к полюсам (ib. xix. 81). Таким образом, не было единого периода, который можно было бы установить посредством наблюдений за поверхностью Солнца. Было обнаружено, что пятна на экваторе совершают оборот примерно на два с половиной дня меньше, чем пятна на (обычно) крайних северных и южных границах 45°. Предполагаемый «средний период» в 25,38 солнечных дней применялся, по сути, только к двум зонам в 14° от экватора; ближе к нему время вращения было короче, дальше от него — длиннее, чем в среднем. Каррингтону удалось представить суточное движение пятна на любой гелиографической широте l эмпирическим выражением 865′ ± 165 . sin 7/4 (l – 1°). Но он не пытался объяснить это явление. Однако оно легло в основу теории Фая (1865) о Солнце как газообразном теле, пронизываемом вертикальными потоками, которая в конечном итоге вытеснила идею Гершеля об охваченном пламенем, но холодном, темном и даже обитаемом шаре.
Определения Кэррингтона элементов вращения Солнца до сих пор являются общепринятыми. Наклон солнечного экватора к плоскости эклиптики он зафиксировал на уровне 7° 15′; долготу восходящего узла на уровне 73° 40′ (оба для 1850 года). Особенность в распределении солнечных пятен, обнаруженная им около времени минимума 1856 года, дала, как он сказал, «поучительный пример регулярной нерегулярности и нерегулярной регулярности», характеризующих солнечные явления (ib. xix. 1). По мере приближения минимума пояса возмущений постепенно сжимались по направлению к экватору и затухали вблизи него; вскоре после этого в сравнительно высоких широтах вспыхнули две новые серии, как будто под действием совершенно нового импульса, и распространились по экватору. Удовлетворительного обоснования этой любопытной процедуры пока не получено. Тем не менее, это явление тесно связано с ходом развития солнечных пятен, поскольку Вольф обнаружил доказательства аналогичного поведения в наблюдениях Бёма в 1833–1836 годах, а Шпёрер и Секки считали, что оно повторится в 1867 году.
Еще будучи учеником в Дареме, Каррингтон отправился в Швецию по случаю полного солнечного затмения 28 июля 1851 года и сделал в Лилла-Эдете , на реке Гёта, наблюдения, опубликованные в « Мемуарах Королевского астрономического общества» (xxi. 58). Полученный таким образом опыт был использован для общественного сведения в сборнике « Информация и предложения, адресованные лицам, которые могут оказаться в тени полного затмения Солнца 7 сентября 1858 года» , брошюре, напечатанной и распространенной лордами адмиралтейства в мае 1858 года. Затмение, о котором там говорилось, было видно в Южной Америке. Визит на континент в 1856 году дал ему возможность составить ценный отчет о состоянии ряда немецких обсерваторий (Monthly Notices, xvii. 43) и посетить Швабе в Дессау , на чьи заслуги он обратил особое внимание и которому в следующем году имел удовольствие вручить Золотую медаль РАН. Он с большим усердием исполнял обязанности секретаря этого органа в 1857–62 годах и был избран членом Королевского общества 7 июня 1860 года.
Каррингтон, независимо от друга-любителя г-на Ходжсона , документировали солнечные пятна и стали непосредственными свидетелями необычайной солнечной вспышки 1 сентября 1859 года. Каррингтон и Ходжсон составили независимые отчеты, которые были опубликованы бок о бок в « Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества» , и представили свои рисунки этого события на заседании Королевского астрономического общества в ноябре 1859 года . [5] [6]
Геомагнитная солнечная вспышка обрушилась на Землю в последующие дни, основная часть которой пришлась на американские континенты. В эти ранние дни электрической связи больше всего пострадали телеграфные системы. Линии по всей Европе и Северной Америке вышли из строя, в некоторых случаях вызвав у телеграфистов удары током . [7] Телеграфные опоры выбрасывали искры. [8] Некоторые телеграфисты могли продолжать отправлять и получать сообщения, несмотря на то, что отключили свои источники питания. [9] Основываясь на наблюдении Кэррингтона за солнечной бурей, это событие теперь носит название « Событие Кэррингтона» , а события аналогичной величины классифицируются как события «класса Кэррингтона». [10]
Но срок аренды, по которому он держал свои силы для полезной работы, к сожалению, истекал. Тяжелый приступ болезни в 1865 году навсегда подорвал его здоровье. В 1869 году он женился на Розе Эллен Джеффрис (1845–75) и, избавившись от пивоварни, удалился в Чурт , графство Суррей , где на вершине изолированного конического холма высотой 60 футов, местного названия «Средний прыжок дьявола» , в уединенном и живописном месте он построил новую обсерваторию (ib. xxx. 43). Ее главным инструментом был большой альтазимут на принципе Штейнгеля, но нет никаких записей о наблюдениях, сделанных с его помощью. Он больше не посещал заседания RAS, и его последнее сообщение ей 10 января 1873 года было посвящено «двойному альтазимуту» большого размера, который он думал возвести (ib. xxxiii. 118).
Однако произошла прискорбная трагедия. Утром 17 ноября 1875 года его жена была найдена мертвой в своей постели, как оказалось, из-за передозировки хлорала . Это событие, возможно, в сочетании с порицанием за предполагаемый недостаток надлежащих мер предосторожности при уходе, вынесенным вердиктом присяжных коронера, сильно повлияло на настроение ее мужа. Он покинул свой дом в день дознания и вернулся в него после недельного отсутствия, только чтобы обнаружить, что дом покинут его слугами. Его видели входящим в дом 27 ноября, но больше его не видели живым. Через некоторое время какой-то сосед поднял тревогу, двери были взломаны, и его мертвое тело было найдено распростертым на матрасе, запертом в отдаленной квартире. Припарка из чайных листьев была привязана к левому уху, как будто для облегчения боли, а вскрытие показало, что смерть наступила в результате излияния крови в мозг. Был вынесен вердикт: «внезапная смерть от естественных причин».
Рукописные книги Каррингтона по наблюдениям и сокращениям солнечных пятен, с томом фолио рисунков, были куплены после его смерти лордом Линдсеем (позднее графом Кроуфордом ) и представлены Королевскому астрономическому обществу (ib. xxxvi. 249). Тому же обществу Каррингтон завещал сумму в 2000 фунтов стерлингов. [4] Среди его многочисленных вкладов в научные коллекции можно упомянуть статью «О распределении перигелиев параболических и гиперболических комет в связи с движением Солнечной системы в космосе», прочитанную перед Астрономическим обществом 14 декабря 1860 года (Mem. RA Soc. xxix. 355). Результат, как и результат современного исследования Мона, оказался отрицательным и считался, из-за неконтролируемых условий, недействительным; тем не менее, возможно, он передал важную истину относительно изначальной связи комет с солнечной системой.
Хотя он и не открыл 11-летний цикл солнечной активности, наблюдения Кэррингтона за солнечной активностью после того, как он услышал о работе Генриха Швабе , привели к нумерации циклов именем Кэррингтона. Например, максимум солнечной активности 2002 года был циклом Кэррингтона № 23.
Кэррингтон также определил элементы оси вращения Солнца, основываясь на движении солнечных пятен, и его результаты используются и сегодня. Вращение Кэррингтона — это система измерения солнечной долготы, основанная на его наблюдениях скорости вращения Солнца на низких широтах.
Кэррингтон сделал первые наблюдения, приведшие к установлению закона Шпёрера .
В 1859 году Кэррингтон получил Золотую медаль Королевского астрономического общества (RAS).
Каррингтон также получил премию Лаланда Французской академии наук в 1864 году за свои «Наблюдения пятен на Солнце с 9 ноября 1853 года по 24 марта 1861 года, сделанные в Редхилле» . Эта награда не была упомянута в « Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества» , вероятно, из-за резкой, язвительной и публичной критики Каррингтона Кембриджского университета за назначение Джона Кауча Адамса , профессора астрономии и геометрии Лаундина, не наблюдающим директором Кембриджской обсерватории. В качестве меры неудовольствия Каррингтон отозвал «Наблюдения» из официальных соображений РАН , что, вероятно, стало бы второй золотой медалью книги за 1865 год.
1 сентября 1859 года Кэррингтон и Ричард Ходжсон , другой английский астроном-любитель, независимо друг от друга провели первые наблюдения солнечной вспышки . Из-за одновременного «вязания крючком» , обнаруженного в записи магнитометра обсерватории Кью Бальфуром Стюартом , и геомагнитной бури, наблюдавшейся на следующий день, Кэррингтон заподозрил солнечно-земную связь. По этой причине геомагнитную бурю 1859 года часто называют событием Кэррингтона . [11] [12] Всемирные отчеты о последствиях геомагнитной бури 1859 года были составлены и опубликованы Элиасом Лумисом, который подтвердил наблюдения Кэррингтона и Бальфура Стюарта .
В этой статье использован текст из источника, находящегося в общественном достоянии : Stephen, Leslie, ed. (1887). "Carrington, Richard Christopher". Dictionary of National Biography 9. London: Smith, Elder & Co.