Дарвин, Джордж Говард: биография

На первом этапе изучения ранней истории системы Земля — Луна (1879—1882) Дарвин обратился к поведению уже распавшейся системы от момента, когда тела почти соприкасались, до того времени, когда их движение стало подобно современному движению Земли и Луны. При этом удалось получить, исходя из некоторых начальных условий, современные значения продолжительности дня и месяца, наклона земной оси, наклона и эксцентриситета лунной орбиты. Попытки использовать данный подход к описанию других систем спутников и Солнечной системы в целом показали, что приливы не играют, как правило, столь существенной роли, как в системе Земля — Луна. На втором этапе Дарвин рассмотрел форму почти соприкасающихся тел, возмущаемую приливными силами, и, пойдя ещё дальше, рассчитал форму единого тела. Это привело его к задаче о фигурах равновесия жидких тел (сфероид Маклорена, эллипсоид Якоби, объект грушевидной формы), эволюция которых была изучена незадолго до этого Анри Пуанкаре. В начале XX века Дарвин развил метод эллипсоидального гармонического анализа и применил его к проблеме устойчивости жидких грушевидных фигур.

В одной из своих работ Дарвин обратился к другой популярной в то время гипотезе происхождения Солнечной системы — гипотезе планетезималей. Он указал, что гипотеза о росте планет в результате агрегации малых масс («метеоритов») при столкновениях является более вероятной, чем представление о возникновении целых планет из газовой туманности, однако эта метеоритная гипотеза не может объяснить распределение планет и спутников по орбитам. Далее он показал, что при определённых условиях один и тот же результат может быть достигнут, если начальным пунктом развития является как туманность, так и совокупность метеоритов, слипающихся при столкновениях.

Практическое изучение приливов

Ещё в начале своей научной карьеры Дарвин был привлечён к работе специального комитета Британской ассоциации, занимавшегося анализом наблюдений приливов с целью их предсказания. В качестве основного инструмента он использовал гармонический анализ и сумел разработать методику предсказания величины и времени приливов для различных вариантов полноты данных — регулярных наблюдений, коротких серий нерегулярных наблюдений, наблюдений только максимумов и минимумов уровня воды и т. д. Для ускорения многочисленных однообразных арифметических вычислений он предлагал использовать различные счётные устройства. В 1891 году он прочитал традиционную Бэйкерианскую лекцию (см. Bakerian Lecture), которую посвятил проблеме предсказания приливов и в которой дал метод составления специальной таблицы для вычисления времени их наступления. Дарвин также занимался анализом наблюдений приливов в Антарктике, проведённых экспедицией Роберта Скотта на корабле «Дискавери». Большую общенаучную важность имело исследование так называемых двухнедельных приливов, которое позволило учесть распределение воды и суши и рассчитать жёсткость Земли как целого, которая оказалась сравнимой с жёсткостью стали.

Дарвин является автором нескольких популярных сочинений о приливах, в частности он написал соответствующую статью в энциклопедии «Британника». Широкую известность приобрела книга, изданная по итогам курса лекций, прочитанных в Институте Лоуэлла в Бостоне (см. Lowell Institute) в 1897 году.

Небесная механика

В области небесной механики интересы Дарвина были сосредоточены в основном на проблеме трёх тел. К концу XIX века эта проблема была подвергнута глубокому анализу в работах Джорджа Уильяма Хилла и Анри Пуанкаре, что позволило с высокой точностью рассчитать движение Луны. Дарвин был не вполне удовлетворён приближениями, использованными Хиллом и Пуанкаре (бесконечно большая масса Солнца и нулевая масса Луны по сравнению с массой Земли), и в исследовании, предпринятом после 1893 года, рассмотрел случай спутника с конечной массой. Проведя тщательные численные расчёты, Дарвин обнаружил новые семейства периодических орбит в такой тройной системе и проанализировал их на предмет устойчивости.

Награды

• Медаль Телфорда Института гражданских инженеров (1883)
• Королевская медаль (1884)
• Бейкеровская лекция (1891)
• Золотая медаль Королевского астрономического общества (1892)
• Рыцарь-командор ордена Бани (1905)
• Медаль Копли (1911)
• Медаль Королевского географического общества (1912)
• Почётные докторские степени Оксфордского, Дублинского, Пенсильванского, Московского, Гёттингенского университетов, университетов Глазго, Падуи, Христиании и Мыса Доброй Надежды
• Почётный член научных обществ: Нидерландской академии наук, Бельгийского королевского общества, Ирландской королевской академии, Эдинбургского королевского общества, академии «Леопольдина», Академии деи Линчеи, Шведской королевской академии наук, Национальной академии наук США и т. д.
• Член-корреспондент Прусской, Венгерской, Парижской, Петербургской академий наук и некоторых других обществ.

Основные труды

• G. H. Darwin. Tides // Encyclopdia Britannica, Ninth Edition. — 1875—89.
• G. H. Darwin. Problems connected with the tides of a viscous spheroid. — London: Harrison and Sons, 1879—1882.
• G. H. Darwin. The tides and kindred phenomena in the solar system. — Boston: Houghton, 1899. Издание на русском языке: Дж. Г. Дарвин. Приливы и родственные им явления в Солнечной системе. — 2-е изд. — М.: Наука, 1965.
• G. H. Darwin. Scientific papers: Oceanic tides and lunar disturbances of gravity. — Cambridge: University Press, 1907. — Т. 1.
• G. H. Darwin. Scientific papers: Tidal friction and cosmogony. — Cambridge: University Press, 1908. — Т. 2.
• G. H. Darwin. Scientiic papers: Figures of equilibrium of rotating liquid and geophysical investigations. — Cambridge: University Press, 1908. — Т. 3.
• G. H. Darwin. Scientific papers: Periodic orbits and miscellaneous papers. — Cambridge: University Press, 1911. — Т. 4.
• G. H. Darwin. Scientific papers: Supplementary volume, containing biographical memoirs by Sir Francis Darwin and Professor E. W. Brown, lectures on Hill’s lunar theory, etc… — Cambridge: University Press, 1916. — Т. 5.