Альберт Фрэнсис Бирч (22 августа 1903 — 30 января 1992) — американский геофизик . Он считается одним из основателей геофизики твёрдой Земли . Он также известен своим участием в атомной бомбардировке Хиросимы и Нагасаки .
Во время Второй мировой войны Бирч участвовал в Манхэттенском проекте , работая над проектированием и разработкой ядерного оружия пушечного типа, известного как «Малыш» . Он руководил его изготовлением и отправился на Тиниан, чтобы контролировать его сборку и загрузку в Enola Gay , Boeing B-29 Superfortress, которому было поручено сбросить бомбу.
Выпускник Гарвардского университета , Бирч начал работать в области геофизики в качестве научного сотрудника. Впоследствии он провел всю свою карьеру в Гарварде, работая в этой области, став доцентом геологии в 1943 году, профессором в 1946 году, профессором геологии Sturgis Hooper в 1949 году и почетным профессором в 1974 году.
Берч опубликовал более 100 статей. В 1947 году он разработал то, что сейчас известно как уравнение состояния Берча-Мурнагана. В 1952 году он продемонстрировал, что мантия Земли в основном состоит из силикатных минералов , с внутренним и внешним ядром из расплавленного железа . В двух статьях 1961 года о скоростях продольных волн он установил то, что сейчас называется законом Берча .
Бирч родился в Вашингтоне, округ Колумбия, 22 августа 1903 года, сын Джорджа Альберта Бирча, который занимался банковским делом и недвижимостью, и Мэри Хеммик Бирч, певицы церковного хора и солистки в соборе Святого Матфея в Вашингтоне, округ Колумбия. У него было три младших брата: Дэвид, который стал банкиром; Джон, который стал дипломатом; и Роберт, который стал автором песен. Он получил образование в Вашингтоне, округ Колумбия, школах и Западной средней школе , где он присоединился к кадетам средней школы в 1916 году. [1] [2]
В 1920 году Бирч поступил в Гарвардский университет по стипендии. Там он служил в Гарвардском резервном офицерском учебном артиллерийском батальоне. Он окончил его с отличием в 1924 году и получил степень бакалавра наук (SB) по электротехнике . [1]
Бирч поступил на работу в инженерный отдел Нью-Йоркской телефонной компании . В 1926 году он подал заявку и получил стипендию American Field Service Fellowship, которую использовал для поездки в Страсбург и обучения в Институте физики Страсбургского университета под руководством Пьера Вайса . [3] Там он написал или был соавтором четырех статей на французском языке по таким темам, как парамагнитные свойства цианида калия и магнитный момент ионов Cu++. [4]
Вернувшись в Соединенные Штаты в 1928 году, Бирч вернулся в Гарвард, чтобы заняться физикой. В 1929 году он получил степень магистра искусств (AM), а затем в 1932 году приступил к работе над своей степенью доктора философии (Ph.D.) под руководством Перси Бриджмена [3] , который получил Нобелевскую премию по физике в 1946 году. Для своей диссертации Бирч измерил критическую точку пар-жидкость ртути . Он определил ее как 1460±20 °C и 1640±50 кг/см 2 , результаты он опубликовал в 1932 году в Physical Review [4] [5]
Примерно в это же время в Гарвардском университете возрос интерес к геофизике, и Реджинальд Олдворт Дейли основал Комитет по экспериментальной геологии и геофизике, в который вошли Бриджмен, астроном Харлоу Шепли , геологи Луис Кэрил Грэйтон и Д. Х. Маклафлин и химик Г. П. Бакстер. Уильям Зисман , еще один аспирант Бриджмена, был нанят в качестве научного сотрудника комитета, но, не проявляя большого интереса к изучению горных пород, он ушел в отставку в 1932 году. Затем эту должность предложили Берчу, который также не имел большого интереса или опыта в геологии, но с наступлением Великой депрессии работу стало трудно найти, и он согласился. [6] [7]
15 июля 1933 года Бирч женился на Барбаре Чаннинг, выпускнице колледжа Брин-Мор и потомке по боковой линии теолога Уильяма Эллери Чаннинга . У них было трое детей: Энн Кампасп, Фрэнсис (Фрэнк) Сильванус и Мэри Нарцисса. Позже Фрэнк стал профессором геофизики в Университете Нью-Гэмпшира . [8] [9]
В 1942 году, во время Второй мировой войны , Бирч взял отпуск в Гарварде, чтобы работать в лаборатории радиации Массачусетского технологического института , которая занималась разработкой радара . Он работал над бесконтактным взрывателем , взрывателем, срабатывающим от радара, который взрывал снаряд вблизи цели. В следующем году он принял комиссию в ВМС США в качестве лейтенанта-коммандера и был направлен в Бюро кораблей в Вашингтоне, округ Колумбия [10]
Позже в том же году он был назначен на Манхэттенский проект и переехал с семьей в Лос-Аламос, штат Нью-Мексико . Там он присоединился к Отделу артиллерийского вооружения (O) Лос-Аламосской лаборатории , которым командовал другой военно-морской офицер, капитан Уильям С. Парсонс . Первоначально целью Отдела O было разработать ядерное оружие пушечного типа, известное как «Худой человек» . Это оказалось непрактичным из-за загрязнения вырабатываемого в реакторе плутония плутонием -240 , и в феврале 1944 года Отдел переключил свое внимание на разработку « Малыш» — меньшего устройства, использующего уран-235 . Берч использовал необогащенный уран для создания масштабных моделей, а затем и полномасштабных макетов устройства. [11]
Берч руководил изготовлением Little Boy и отправился на Тиниан, чтобы руководить его сборкой и погрузкой на Enola Gay , Boeing B-29 Superfortress, которому было поручено сбросить бомбу. Он разработал систему «двойной заглушки», которая позволяла фактически взводить бомбу после взлета Enola Gay , так что в случае ее крушения не произошло бы ядерного взрыва. [11] Он был награжден орденом « Легион Почета» . Его цитата гласила:
за исключительно похвальное поведение в выполнении выдающихся услуг правительству Соединенных Штатов в связи с разработкой величайшего военного оружия всех времен, атомной бомбы. Его первоначальным заданием было оснащение лабораторных и полевых испытаний. Он выполнил это задание настолько выдающимся образом, что был назначен ответственным за проектирование и разработку первой атомной бомбы. Он выполнил это задание с выдающимся суждением и мастерством и, наконец, отправился с бомбой на передовую базу, где он гарантировал, своей заботой и руководством, что бомба была должным образом подготовлена во всех отношениях. Инженерные способности коммандера Бирча, понимание всех задействованных принципов, профессиональное мастерство и преданность долгу на протяжении всей разработки и доставки атомной бомбы были выдающимися и соответствовали высшим традициям Военно-морской службы Соединенных Штатов. [12]
В 1945 году Бирч был повышен до звания коммандера и уволен из ВМС. [13]
Бирч вернулся в Гарвард после окончания войны, получив повышение до доцента геологии в 1943 году, пока он был в отъезде. Он оставался в Гарварде до конца своей карьеры, став профессором в 1946 году, профессором геологии Sturgis Hooper в 1949 году и почетным профессором в 1974 году. Профессор Бирч опубликовал более 100 статей. [2] [3] Он был президентом Геологического общества Америки в 1964 году и был награжден медалью Пенроуза в 1969 году. [14]
В 1947 году он адаптировал изотермическое уравнение состояния Мурнагана, которое было разработано для бесконечно малых деформаций, для эйлеровых конечных деформаций, разработав то, что сейчас известно как уравнение состояния Берча-Мурнагана . [15]
Альберт Фрэнсис Бирч известен своими экспериментальными работами по свойствам минералов, формирующих Землю при высоком давлении и температуре. В 1952 году он опубликовал известную статью в журнале Geophysical Research , где он продемонстрировал, что мантия в основном состоит из силикатных минералов , верхняя и нижняя мантия разделены тонкой переходной зоной, связанной с фазовыми переходами силиката , а внутреннее и внешнее ядро представляют собой сплавы кристаллического и расплавленного железа . Его выводы и сегодня считаются правильными. Однако самая известная часть статьи — это юмористическая сноска, которую он включил во вступление: [16] : 234
Невнимательные читатели должны быть предупреждены, что обычный язык подвергается модификации в форме высокого давления, когда применяется к недрам Земли. Ниже приведены несколько примеров эквивалентов:
В 1961 году Бирч опубликовал две статьи о скоростях продольных волн , установив линейную зависимость скорости продольных волн V p горных пород и минералов с постоянным средним атомным весом от плотности : [17] [18]
Эта зависимость стала известна как закон Берча . Бирч был избран в Американскую академию искусств и наук в 1942 году, [19] в Национальную академию наук в 1950 году, [20] в Американское философское общество в 1955 году, [21] и был президентом Геологического общества Америки в 1963 и 1964 годах. [3] За свою карьеру он получил множество наград, включая медаль Артура Л. Дэя Геологического общества Америки в 1950 году и медаль Пенроуза в 1969 году, медаль Уильяма Боуи Американского геофизического союза в 1960 году, Национальную медаль науки от президента Линдона Джонсона в 1967 году, премию Ветлесена (совместно с сэром Эдвардом Буллардом ) в 1968 году, Золотую медаль Королевского астрономического общества в 1973 году и премию Бриджмена Международной ассоциации по развитию исследований высоких давлений в 1983 году. [22] С 1992 года Американская Секция тектонофизики Геофизического союза спонсировала лекцию Фрэнсиса Бирча , прочитанную на ежегодном собрании известным исследователем в этой области. [23]
Бирч умер от рака простаты в своем доме в Кембридже, штат Массачусетс , 30 января 1992 года. У него остались жена Барбара, трое детей и трое братьев. [2] [20] Его документы хранятся в архивах Гарвардского университета. [3]
