Ричард Кристофер Кэррингтон (26 мая 1826 – 27 ноября 1875) [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 1863 года о наблюдениях солнечных пятен выявили дифференциальное вращение Солнца . [3]
Кэррингтон родился в Челси и был вторым сыном Ричарда Кэррингтона, владельца крупной пивоварни в Брентфорде , и его жены Эстер Кларк Аплин. [4] Он поступил в Тринити-колледж в Кембридже в 1844 году; но, хотя он был предназначен для церкви , скорее по желанию отца, чем по собственному желанию, его научные тенденции постепенно возобладали, и последний импульс к практической астрономии он получил от лекций профессора Чаллиса по этому предмету. Это изменение цели его жизни не встретило сопротивления, и у него была перспектива иметь достаточные средства; так что исключительно с целью приобретения опыта он подал заявку вскоре после получения степени тридцать шестого спорщика в 1848 году [4] на должность наблюдателя в Даремском университете . Он приступил к своим обязанностям там в октябре 1849 года, [4] но вскоре разочаровался в их узости. Обсерватория была плохо снабжена инструментами, [4] и свободное время, оставшееся ему для учебы, только расширило его цели. Звездные зоны Фридриха Бесселя и Фридриха Вильгельма Аргеландра прежде всего показались ему образцом для подражания, и он решил завершить их, расширив их до полюса. Желая продвинуться настолько далеко за пределы своих предшественников, чтобы включить в свой обзор звезды десятой величины, он тщетно искал подходящий инструмент и, наконец, потерял надежду осуществить какую-либо часть своего замысла в Дареме или получить выгоду от дальнейшего пребывания. , он подал в отставку со своей должности в марте 1852 года. Однако он не бездействовал. Некоторые из его наблюдений, особенно малых планет и комет, сделанных с помощью экваториальной апертуры Фраунгофера с апертурой 6½ дюймов, были опубликованы в предварительном виде в «Ежемесячных уведомлениях» и «Astronomische Nachrichten», а все они были окончательно воплощены в том, озаглавленный «Результаты астрономических наблюдений, сделанных в обсерватории Даремского университета с октября 1849 года по апрель 1852 года» (Дарем, 1855 г.). Его прием в члены Королевского астрономического общества (РАН) 14 марта 1851 года означал быстрое признание его исключительных заслуг как наблюдателя.
В июне 1852 года он выбрал место для обсерватории и жилого дома в Редхилле, графство Суррей . В июле 1853 года транзитный круг с фокусом 5½ футов, уменьшенный в масштабе по сравнению с гринвичской моделью, и экваториальная апертура с апертурой 4½ дюйма, оба работы Симмса, были на своих местах, и работа была начата. 9 декабря 1853 года Кэррингтон представил РАН в результате предварительного обследования отпечатанные копии девяти проектов карт, содержащих все звезды до одиннадцатой величины в пределах 9° от полюса («Ежемесячные извещения», xiv. 40). В результате трехлетнего последовательного выполнения принятого плана в 1857 году был составлен «Каталог 3735 околополярных звезд , наблюдавшихся в Редхилле в 1854, 1855 и 1856 годах и приведенный к средним положениям за 1855 год». [2] Работа была напечатана за государственный счет, и решение лордов Адмиралтейства об этом сделало ненужным принятие щедрого предложения Леверье включить ее в следующий предстоящий том «Анналов» Парижской обсерватории. Он был награжден Золотой медалью Королевского астрономического общества , вручая которую 11 февраля 1859 года г-н Мэйн остановился на выдающейся полезности конструкции, а также на «стандартном совершенстве» ее исполнения (там же, XIX, 162). ). Он включал в себя кропотливое сравнение мест Шверда для 680 звезд с местами, полученными в Редхилле, а также тщательно продуманную диссертацию по всей теории поправок применительно к звездам вблизи полюса. К каталогу прилагались десять соответствующих карт, выгравированных на меди.
Тем временем Кэррингтон взял на вооружение и со свойственной ему удачливостью развивал «второй предмет» в тот момент, представлявший особый интерес и важность. Пока строилась его новая обсерватория, он посвятил часть своего свободного времени изучению рисунков и записей солнечных пятен, имеющихся в распоряжении РАН, и был очень поражен необходимостью и нехваткой систематических наблюдений Солнца. Только тогда было объявлено об открытии Сабиной и Вольфом совпадения между магнитным периодом и периодом солнечных пятен, и он полагал, что сможет воспользоваться озабоченностью или неспособностью других наблюдателей присвоить себе, «тщательно и методично исследуя », следующий последующий одиннадцатилетний цикл. Соответственно, он решил посвятить свою дневную энергию Солнцу, а ночи оставлять для звезд. Однако физику Солнца в целом он предусмотрительно исключил из своего поля зрения. Свою задачу он ограничил фиксацией истинного периода вращения Солнца (для которого были получены удивительно противоречивые значения), отслеживанием законов распределения пятен и исследованием существования постоянных поверхностных токов. Для достижения этих целей потребовались новые средства наблюдения, редукции и сравнения. Оставив фотографию своим преемникам как слишком неразвитую для немедленного использования, он выбрал метод, основанный на идее превратить солнечный диск в собственный круговой микрометр. Изображение Солнца было брошено на экран, расположенный на таком расстоянии от окуляра экваториального окуляра диаметром 4½ дюйма, что диаметр диска составлял 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° в обе стороны от меридиана. Затем, по мере прохождения перевернутого изображения по экрану, по отдельности отмечались моменты касания проводов лимбов Солнца и измеряемого пятна-ядра, когда несложный расчет давал его гелиоцентрическое положение (ib. xiv. 153).
Таким образом, за семь с половиной лет было произведено 5290 наблюдений за 954 отдельными группами, многие из которых к тому же были точно изображены на рисунках. Однако из-за внезапной смерти его отца в июле 1858 года и последующей передачи Кэррингтону управления пивоварней полное выполнение его исследовательского проекта было сорвано. Некоторое время он продолжал руководить солнечной работой, которую раньше вел лично; но в марте 1861 года, не видя перспектив освобождения от коммерческих обязательств, он счел целесообразным закрыть серию. Результаты были опубликованы в томе-кварто, публикация которого была осуществлена благодаря гранту Королевского общества. Его название гласило: « Наблюдения пятен на Солнце с 9 ноября 1853 г. по 24 марта 1861 г., произведенные в Редхилле (Лондон, 1863 г.). Никогда еще данные не были предоставлены более своевременно. Возможно, более эффективно, чем открытия спектрального анализа, они произвели революцию в идеях физики Солнца.
Попытки установить истинную скорость вращения Солнца постоянно терпели неудачу из-за так называемого «собственного движения» пятен, служивших его указателями. Кэррингтон показал, что в действительности они происходили из-за сильного «телесного дрейфа» фотосферы, уменьшающегося, очевидно, от экватора к полюсам (там же, XIX, 81). Таким образом, не было ни одного периода, который можно было бы установить с помощью наблюдений за солнечной поверхностью. Было обнаружено, что по экваториальным точкам обход совершается примерно на два с половиной дня быстрее, чем по пятнам на (обычно) крайних северной и южной границах 45°. Предполагаемый «средний период» в 25,38 солнечных дней фактически применялся только к двум зонам, расположенным в 14 ° от экватора; ближе к нему время вращения было короче, дальше от него больше, чем в среднем. Кэррингтону удалось представить суточное движение точки на любой гелиографической широте l с помощью эмпирического выражения 865′ ± 165 . грех 7/4 (l – 1°). Но он не пытался объяснить это явление. Однако она легла в основу теории Фэя (1865 г.) о Солнце как газообразном теле, проходимом вертикальными потоками, которая окончательно вытеснила идею Гершеля об окутанном пламенем, но прохладном, темном и даже обитаемом земном шаре.
Определения Кэррингтона элементов вращения Солнца до сих пор пользуются авторитетом. Наклон солнечного экватора к плоскости эклиптики он установил на уровне 7°15'; долгота восходящего узла — 73°40′ (оба на 1850 г.). Особенность в распределении солнечных пятен, обнаруженная им примерно во время минимума 1856 г., дала, по его словам, «поучительный пример регулярной неравномерности и неравномерности», характеризующих солнечные явления (там же, XIX, 1). По мере приближения минимума пояса возмущений постепенно сжимались к экватору и затухали; вскоре после этого две новые серии вспыхнули, как бы по совершенно новому импульсу, в сравнительно высоких широтах и распространились экваториально. Никакого удовлетворительного объяснения этой любопытной процедуры до сих пор не получено. Тем не менее, оно тесно связано с ходом развития солнечных пятен, поскольку Вольф нашел доказательства подобного поведения в наблюдениях Бема в 1833–1836 годах, а Шперер и Секки считали, что оно повторится в 1867 году.
Еще находясь во время ученичества в Дареме, Кэррингтон отправился в Швецию по случаю полного солнечного затмения 28 июля 1851 года и провел в Лилла Эдет , на реке Гёта, наблюдения, напечатанные в « Мемуарах Королевского астрономического общества» (xxi. 58). ). Полученный таким образом опыт был использован публично при составлении « Информации и предложений, адресованных лицам, которые смогут оказаться в тени полного солнечного затмения 7 сентября 1858 года» , брошюры, напечатанной и распространенной лордами. адмиралтейства в мае 1858 года. Затмение, о котором там говорилось, было видно в Южной Америке. Посещение континента в 1856 году дало ему возможность составить ценный отчет о состоянии ряда немецких обсерваторий («Ежемесячные уведомления», XVIII, 43) и посетить Швабе в Дессау , на заслуги которого он обратил особое внимание. и которому в следующем году он имел удовольствие вручить Золотую медаль РАН. Он с большим усердием выполнял обязанности секретаря этого органа в 1857–1862 годах и был избран членом Королевского общества 7 июня 1860 года.
Кэррингтон независимо от своего коллеги-любителя г-на Ходжсона документировали солнечные пятна и стали непосредственными свидетелями необычайной солнечной вспышки 1 сентября 1859 года. Кэррингтон и Ходжсон составили независимые отчеты, которые были опубликованы рядом в «Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества» , и продемонстрировали свои результаты. рисунки события на заседании Королевского астрономического общества в ноябре 1859 года . [5] [6]
В последующие дни на Землю обрушилась геомагнитная солнечная вспышка, основная часть которой упала на американские континенты. На заре электрической связи больше всего пострадали телеграфные системы. Линии по всей Европе и Северной Америке вышли из строя, что в некоторых случаях привело к поражению телеграфистов электрическим током . [7] Телеграфные пилоны разбрасывали искры. [8] Некоторые телеграфисты могли продолжать отправлять и получать сообщения, несмотря на отключение источников питания. [9] На основании наблюдений Кэррингтона за солнечной бурей, это событие теперь носит название « Событие Кэррингтона» , а события аналогичной величины классифицируются как события «класса Кэррингтона». [10]
Но срок аренды, благодаря которой он обладал своей способностью к полезной работе, к несчастью, истекал. Тяжелый приступ болезни в 1865 году навсегда ухудшил его здоровье. В 1869 году он женился на Розе Эллен Джеффрис (1845–75) и, избавившись от пивоварни, удалился в Черт , графство Суррей , где, на вершине изолированного конического холма высотой 60 футов, известного среди местных жителей как «Средний дьявол» Скачок , в уединенном и живописном месте он построил новую обсерваторию (ib. xxx. 43). Его главным инструментом был большой альтазимут по принципу Штейнхайля, но записей о наблюдениях, сделанных с его помощью, нет. Он больше не присутствовал на заседаниях РАН, и его последнее сообщение к ней, 10 января 1873 г., было посвящено «двойному альтазимуту» огромных размеров, который он думал построить (там же, xxxiii, 118).
Однако произошла прискорбная трагедия. Утром 17 ноября 1875 года его жена была найдена мертвой в своей постели, по-видимому, в результате передозировки хлорала . Это событие, в сочетании, возможно, с осуждением предполагаемого отсутствия надлежащих мер предосторожности при уходе, вынесенным приговором присяжных коронера, тяжело сказалось на настроении ее мужа. Он покинул свой дом в день дознания и вернулся в него после недельного отсутствия только для того, чтобы обнаружить, что его слуги покинули его. Его видели входящим туда 27 ноября, но живым его больше никогда не видели. Через некоторое время какой-то сосед поднял тревогу, двери были выломаны, а его труп нашли распростертым на матрасе, запертым в отдаленной квартире. На левое ухо наложили припарку из чайных листьев, как будто для облегчения боли, а вскрытие показало, что смерть наступила в результате излияния крови в мозг. Был вынесен вердикт «внезапная смерть по естественным причинам».
Рукописные книги Кэррингтона с наблюдениями и сокращениями солнечных пятен с томом рисунков были куплены после его смерти лордом Линдсеем (впоследствии графом Кроуфордом ) и подарены Королевскому астрономическому обществу (ib. xxxvi. 249). Этому же телу Кэррингтон завещал сумму в 2000 фунтов стерлингов. [4] Среди его многочисленных вкладов в научные сборники можно упомянуть статью «О распределении перигелий параболических и гиперболических комет в зависимости от движения Солнечной системы в космосе», прочитанную в Астрономическом обществе 14 декабря 1860 г. (Памятка Соц. РА XXIX. 355). Результат, как и результат одновременного исследования Мона, оказался отрицательным и считался из-за неконтролируемых условий бесполезным; тем не менее, возможно, оно передало важную истину относительно первоначальной связи комет с Солнечной системой.
Несмотря на то, что он не открыл 11-летний цикл активности солнечных пятен, наблюдения Кэррингтона за активностью солнечных пятен после того, как он услышал о работе Генриха Швабе , привели к нумерации циклов именем Кэррингтона. Например, максимум солнечных пятен в 2002 году приходился на 23-й цикл Кэррингтона.
Кэррингтон также определил элементы оси вращения Солнца, основываясь на движении солнечных пятен, и его результаты используются и сегодня. Вращение Кэррингтона — это система измерения долготы Солнца, основанная на его наблюдениях за скоростью вращения Солнца на низких широтах.
Кэррингтон сделал первые наблюдения, приведшие к установлению закона Шперера .
Кэррингтон выиграл золотую медаль Королевского астрономического общества (РАН) в 1859 году.
Кэррингтон 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 . Об этой награде не сообщалось в « Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества» , вероятно, из-за ожесточенной, резкой и публичной критики Кэррингтона Кембриджского университета по поводу назначения Джона Коуча Адамса , профессора астрономии и геометрии из Лаундина, директором, не участвующим в наблюдениях. Кембриджская обсерватория. В качестве меры неудовольствия Кэррингтон снял с официального рассмотрения РАН « Наблюдения» за то, что, вероятно, могло стать второй золотой медалью книги за 1865 год.
1 сентября 1859 года Кэррингтон и Ричард Ходжсон , другой английский астроном-любитель, независимо друг от друга произвели первые наблюдения солнечной вспышки . Из-за одновременного «связывания крючком» , наблюдаемого в записях магнитометра обсерватории Кью Бальфуром Стюартом, и геомагнитной бури, наблюдавшейся на следующий день, Кэррингтон заподозрил связь между Солнцем и Землей. 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 , которые поддержали наблюдения Кэррингтона и Бальфура Стюарта .
В эту статью включен текст из источника, находящегося в свободном доступе : Стивен, Лесли, изд. (1887). «Кэррингтон, Ричард Кристофер». Национальный биографический словарь 9. Лондон: Smith, Elder & Co.