Эрнест Уильям Браун , член Королевского общества (29 ноября 1866 г. – 22 июля 1938 г.), был английским математиком и астрономом , большую часть своей карьеры работавшим в Соединенных Штатах , и ставшим натурализованным гражданином Америки в 1923 г. [1] [2]
Делом его жизни было изучение движения Луны ( лунная теория ) и составление чрезвычайно точных лунных таблиц. Он также изучал движение планет и вычислял орбиты троянских астероидов .
Браун родился в Халле , Англия , вторым из четырёх детей Уильяма и Эммы Браун (урождённой Мартин). Его отец изначально был фермером, а затем стал лесоторговцем. Его мать и младший брат умерли от скарлатины в 1870 году, когда Брауну не было и четырёх лет. Затем за ним и его двумя сестрами присматривала незамужняя тётя, пока его отец не женился снова пять лет спустя. [1] [3]
Браун получил образование в Totteridge Park School, Хартфордшир (теперь часть Dorset House School ) и Hull and East Riding College. После окончания школы он поступил в Christ's College , Кембридж , который окончил с отличием в 1887 году, став шестым Wrangler по математике. [4] [5] Он продолжил обучение в аспирантуре Кембриджа и работал под руководством Джорджа Говарда Дарвина . Летом 1888 года Дарвин предложил ему изучить работы Джорджа Уильяма Хилла по лунной теории . Как оказалось, эта идея для направления исследований оказала большое влияние на всю оставшуюся жизнь Брауна.
Браун стал членом колледжа Христа в 1889 году и был избран членом Королевского астрономического общества в том же году. Он получил степень магистра в 1891 году, а затем покинул Кембридж, чтобы занять место преподавателя математики в колледже Хаверфорд , штат Пенсильвания . Там он быстро поднялся до должности профессора математики в 1893 году. Однако большую часть лет он продолжал возвращаться в Кембридж на лето, часто останавливаясь у своего старого наставника Дарвина. [6]
В Хаверфорде Браун продолжил изучение лунной теории и сделал тщательный обзор работ более ранних исследователей, таких как Хилл, де Понтекулан , Делоне и Хансен . Его мастерство в этой области проявилось в публикации его первой большой работы «Вводный трактат о лунной теории » [7] в 1896 году, когда Брауну было еще меньше 30 лет. В следующем году он был избран членом Королевского общества [6] .
По мере продвижения работы Брауна он постепенно разрабатывал план создания совершенно новой лунной теории. В конечном итоге это было опубликовано в виде серии статей в « Мемуарах Королевского астрономического общества» между 1897 и 1908 годами. В 1907 году он был назначен профессором математики в Йельском университете , с которым он заключил соглашение о финансировании масштабной задачи по расчету подробных таблиц движения Луны на основе его лунной теории. После 12 лет и затрат более 34 000 долларов главный труд Брауна « Таблицы движения Луны » был опубликован в 1919 году.
Целью Брауна было создание точной эфемериды Луны, основанной исключительно на теории гравитации. Для «главной проблемы» системы Земля-Луна-Солнце он вычислил члены по долготе и широте с точностью до 0,001 угловой секунды . Он также включил возмущения, вызванные другими планетами (в основном Юпитером и Венерой ), а также учел более сложную проблему несферической природы Земли и Луны.
Наблюдения показали, что таблицы Брауна действительно превосходили таблицы Хансена, которые использовались с 1857 года, но все еще имелась большая необъяснимая флуктуация средней долготы Луны порядка 10 угловых секунд. Чтобы устранить это, насколько это было возможно, был введен «большой эмпирический член» величиной 10,71 угловых секунд и периодом 257 лет. Учитывая точность расчетов Брауна, введение этой произвольной корректировки должно было стать большим разочарованием.
Эдмонд Галлей более двух столетий назад обнаружил , что движение Луны, по-видимому, постепенно ускоряется. Это «вековое ускорение» не могло быть объяснено только гравитационной теорией, и Саймон Ньюкомб предположил , что на самом деле это было вызвано постепенным замедлением скорости вращения Земли из-за трения, создаваемого приливами . Это означало, что ускорялась не Луна, а время (измеренное в терминах все более длинного дня Земли), которое, по-видимому, замедлялось.
Браун посвятил много исследований этой проблеме и предложил атаковать ее наблюдательно, используя лунные покрытия для более точного картирования пути Луны. Он также рассуждал, что если расхождения были вызваны изменениями во вращении Земли, это подразумевало, что наблюдения за другими объектами будут аналогичным образом затронуты. Это было частично подтверждено наблюдениями транзитов Меркурия , но Браун изначально не был убежден. Однако в конечном итоге он пришел к выводу, что Ньюкомб был прав, и не только скорость вращения Земли замедлялась, но также были случайные, непредсказуемые колебания, и он опубликовал эти выводы в статье в 1926 году. [4] [6] [8] Более поздние работы показали, что это правда, и астрономы теперь проводят различие между Всемирным временем , которое основано на вращении Земли, и Земным временем (ранее Эфемеридным временем ), которое является единой мерой течения времени (см. также ΔT ).
Браун был активным членом Американского математического общества и занимал пост его президента с 1915 по 1916 год. [9]
Он сохранял свою профессорскую должность в Йельском университете до выхода на пенсию в 1932 году. Продолжая свою работу над Луной, он также работал над движением планет вокруг Солнца . В 1933 году он опубликовал книгу « Теория планет» , написанную в соавторстве с Кларенсом Шуком, в которой содержалось подробное изложение резонанса в планетарных орбитах и рассматривался особый случай троянских астероидов . В 1937 году он был награжден медалью Уотсона Национальной академией наук США .
Одним из учеников Брауна в аспирантуре был Уоллес Джон Экерт , который стал преподавателем в Колумбийском университете , одновременно заканчивая докторскую диссертацию. Экерт улучшил темп астрономических вычислений, автоматизировав их с помощью цифровых компьютеров. [10]
Браун так и не женился и большую часть своей взрослой жизни прожил со своей незамужней младшей сестрой Милдред, которая вела его хозяйство. Она поставила себе задачу оградить его от «забот и волнений» и преуспела в том, чтобы «совершенно избаловать его». [1] В юности он был страстным гребцом и альпинистом. Он был способным пианистом и продолжал играть до тех пор, пока не осталось несколько лет до его смерти. Он по-прежнему любил музыку и некоторое время возглавлял New Haven Oratorio Society. Браун также играл в шахматы на высоком уровне и любил детективные истории.
Он любил путешествовать и часто пересекал Атлантику между Соединенными Штатами и Великобританией. С несколькими коллегами по профессии он также был восторженным участником расширенного визита Британской ассоциации в Южную Африку и другие части южной и восточной Африки между июлем и октябрем 1905 года. [11] [12]
Его распорядок дня был необычным и описывался следующим образом: [1]
Он привык рано ложиться спать и, как следствие, просыпался между тремя и пятью часами утра. Подкрепившись крепким кофе из термоса, он принимался за работу, не вставая с постели, выкуривая множество сигарет. Таким образом, его серьезная научная работа была закончена до того, как он вставал на завтрак в девять часов.
Заядлый курильщик, Браун страдал от бронхиальной болезни большую часть своей жизни. Он страдал от плохого здоровья большую часть шести лет своей пенсии и умер в Нью-Хейвене, Коннектикут, в 1938 году. Его сестра, Милдред, умерла за несколько лет до него, и его единственной выжившей близкой семьей была его овдовевшая старшая сестра, Элла Йорк, которая эмигрировала с мужем в Новую Зеландию в 1890-х годах. [1]
Таблицы Брауна были приняты почти всеми национальными эфемеридами в 1923 году для их расчетов положения Луны и продолжали использоваться с некоторыми изменениями до 1983 года. С появлением цифровых компьютеров оригинальные тригонометрические выражения Брауна, приведенные во введении к его таблицам 1919 года (и из которых были составлены таблицы), стали использоваться для прямых вычислений вместо самих таблиц. Это также принесло некоторое улучшение точности, поскольку таблицы воплощали некоторые незначительные приближения, в компромиссе между точностью и количеством труда, необходимого для вычислений в те дни ручного расчета. [13]
К середине 20-го века разница между всемирным и эфемеридным временем была признана и оценена, а проблемные эмпирические термины были удалены. [13] Затем были внесены дальнейшие корректировки в теорию Брауна, вытекающие из улучшенных наблюдаемых значений фундаментальных астрономических констант, используемых в теории, и из переработки исходных аналитических расширений Брауна для получения более точных версий коэффициентов, используемых в теории. [14]
В конце концов, в 1984 году работа Брауна была заменена результатами, полученными из более современных наблюдательных данных (включая данные лазерной локации Луны ) и совершенно новых вычислительных методов для расчета эфемерид Луны. [15]
{{citation}}: CS1 maint: год ( ссылка ){{citation}}: CS1 maint: год ( ссылка )