Francis Birch (geofizyk)

Albert Francis Birch
Francis Birch
Urodzić się	( 1903-08-22 ) 22 sierpnia 1903 Waszyngton
Zmarł	30 stycznia 1992 (30.01.1992) (w wieku 88) Cambridge, Massachusetts
Alma Mater	Uniwersytet Harwardzki
Znany z	Prawo Bircha Równanie stanu Bircha-Murnaghana
Współmałżonek	Barbary Chaning
Nagrody	Legion of Merit (1945) Arthur L. Day Medal (1950) William Bowie Medal (1960) National Medal of Science (1967) Vetlesen Prize (1968) Penrose Medal (1969) Złoty Medal Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego (1973)
Kariera naukowa
Pola	Geofizyka
Instytucje	Uniwersytet Harwardzki
Doradca doktorski	Percy'ego Bridgmana
Podpis

Francis Birch (22 sierpnia 1903 - 30 stycznia 1992) był amerykańskim geofizykiem . Uważany jest za jednego z twórców geofizyki stałej Ziemi . Znany jest również ze swojego udziału w bombardowaniu atomowym Hiroszimy i Nagasaki .

Podczas II wojny światowej Birch brał udział w Projekcie Manhattan , pracując nad projektem i rozwojem pistoletowej broni jądrowej znanej jako Little Boy . Nadzorował jego produkcję i udał się na Tinian , aby nadzorować jego montaż i ładowanie do Enola Gay , Boeinga B-29 Superfortress, którego zadaniem było zrzucenie bomby.

Absolwent Uniwersytetu Harvarda Birch rozpoczął pracę nad geofizyką jako asystent naukowy. Następnie spędził całą swoją karierę na Harvardzie pracując w terenie, stając się profesorem nadzwyczajnym geologii w 1943 r., Profesorem w 1946 r., Sturgisem Hooperem profesorem geologii w 1949 r. I emerytowanym profesorem w 1974 r .

Birch opublikował ponad 100 artykułów. W 1947 r . opracował to, co jest obecnie znane jako równanie stanu Bircha-Murnaghana. W 1952 r. wykazał, że płaszcz Ziemi składa się głównie z minerałów krzemianowych , z wewnętrznym i zewnętrznym rdzeniem ze stopionego żelaza . W dwóch artykułach z 1961 roku na temat fali kompresyjnej ustalił to, co obecnie nazywa się prawem Bircha .

Wczesne życie

Albert Francis Birch urodził się w Waszyngtonie 22 sierpnia 1903 roku jako syn George'a Alberta Bircha, który zajmował się bankowością i nieruchomościami, oraz Mary Hemmick Birch, śpiewaczki i solistki chóru kościelnego w katedrze św. Mateusza w Waszyngtonie , DC Miał trzech młodszych braci: Davida, który został bankierem; John, który został dyplomatą; i Robert, który został autorem tekstów. Kształcił się w Waszyngtonie, szkołach i Western High School , gdzie wstąpił do High School Cadets w 1916 roku.

W 1920 roku Birch wstąpił na stypendium na Uniwersytet Harvarda . Tam służył w harwardzkim batalionie artylerii polowej Korpusu Szkoleniowego Oficerów Rezerwy . Ukończył z wyróżnieniem w 1924 roku i uzyskał tytuł Bachelor of Science (SB) w dziedzinie elektrotechniki .

Birch poszedł do pracy w dziale inżynieryjnym New York Telephone Company . W 1926 r. złożył wniosek o American Field Service Fellowship i je otrzymał, dzięki czemu podróżował do Strasburga i studiował w Institut de Physique na Uniwersytecie w Strasburgu pod kierunkiem Pierre'a Weissa . Tam napisał lub był współautorem czterech artykułów w języku francuskim na takie tematy, jak paramagnetyczne właściwości cyjanku potasu i moment magnetyczny jonów Cu++.

Po powrocie do Stanów Zjednoczonych w 1928 roku Birch wrócił na Harvard, aby zająć się fizyką. Tytuł magistra uzyskał w 1929 r., a następnie w 1932 r. rozpoczął pracę nad tytułem doktora filozofii pod kierunkiem Percy'ego Bridgmana , który w 1946 r. otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. w swojej pracy doktorskiej Birch zmierzył punkt krytyczny pary i cieczy rtęci . Określił to jako 1460 ± 20 °C i 1640 ± 50 kg/cm ² , wyniki opublikował w 1932 r. w „Physical Review” .

Mniej więcej w tym czasie na Uniwersytecie Harvarda wzrosło zainteresowanie geofizyką, a Reginald Aldworth Daly założył Komitet Geologii Eksperymentalnej i Geofizyki, w skład którego weszli Bridgman, astronom Harlow Shapley , geolodzy Louis Caryl Graton i DH McLaughlin oraz chemik GP Baxter. Williama Zismana , kolejny z doktoratów Bridgmana. studentów, został zatrudniony jako pracownik naukowy komitetu, ale ponieważ nie interesował się badaniem skał, zrezygnował w 1932 r. Stanowisko to zostało następnie zaproponowane Birchowi, który również nie interesował się ani nie miał doświadczenia w geologii, ale wraz z nadejściem Wielkiego Kryzysu , trudno było znaleźć pracę, a on się zgodził.

15 lipca 1933 roku Birch poślubił Barbarę Channing, absolwentkę Bryn Mawr College i bocznego potomka teologa Williama Ellery'ego Channinga . Mieli troje dzieci: Annę Campaspe, Francisa (Franka) Sylvanusa i Marię Narcyzę. Frank później został profesorem geofizyki na Uniwersytecie w New Hampshire .

II wojna światowa

Birch (po lewej) pracuje nad bombą Little Boy , podczas gdy Norman F. Ramsey (po prawej) patrzy

W 1942 roku, podczas II wojny światowej , Birch wziął urlop na Harvardzie, aby pracować w Massachusetts Institute of Technology Radiation Laboratory , które rozwijało radar . Pracował nad zapalnikiem zbliżeniowym , zapalnikiem wyzwalanym radarem, który eksplodowałby pocisk w pobliżu celu. W następnym roku przyjął prowizję w Marynarce Wojennej Stanów Zjednoczonych jako komandor porucznik i został wysłany do Biura Okrętów w Waszyngtonie

W tym samym roku został przydzielony do Projektu Manhattan i przeniósł się wraz z rodziną do Los Alamos w Nowym Meksyku . Tam dołączył do Laboratorium Los Alamos , która była pod dowództwem innego oficera Marynarki Wojennej, kapitana Williama S. Parsonsa . Początkowo celem Dywizji O było zaprojektowanie broni nuklearnej typu pistolet, znanej jako Thin Man . Okazało się to niepraktyczne z powodu zanieczyszczenia plutonu wyhodowanego w reaktorze plutonem - 240 , aw lutym 1944 roku dywizja skupiła się na opracowaniu Little Boya , mniejszego urządzenia wykorzystującego uran-235 . Birch użył niewzbogaconego uranu do stworzenia modeli w zmniejszonej skali, a później pełnowymiarowych makiet urządzenia.

Birch nadzorował produkcję Little Boya i udał się do Tinian, aby nadzorować jego montaż i załadunek na Enola Gay , Boeinga B-29 Superfortress, którego zadaniem było zrzucenie bomby. Opracował system „podwójnej wtyczki”, który pozwalał na faktyczne uzbrojenie bomby po wystartowaniu Enoli Gay , tak aby w przypadku jej rozbicia nie doszło do wybuchu nuklearnego. Został odznaczony Legią Zasługi . Jego cytat brzmiał:

za wyjątkowo zasłużone zachowanie w wykonywaniu wybitnych usług dla rządu Stanów Zjednoczonych w związku z rozwojem największej broni wojskowej wszechczasów, bomby atomowej. Jego początkowym zadaniem było oprzyrządowanie do testów laboratoryjnych i terenowych. Wykonał to zadanie w tak znakomity sposób, że został wyznaczony na kierownika inżynierii i rozwoju pierwszej bomby atomowej. Wykonał to zadanie z niezwykłą zręcznością i umiejętnością, aż w końcu udał się z bombą do wysuniętej bazy, gdzie zapewnił swoją troską i przywództwem, że bomba została odpowiednio przygotowana pod każdym względem. Umiejętności inżynieryjne komandora Bircha, zrozumienie wszystkich związanych z tym zasad, umiejętności zawodowe i oddanie służbie podczas opracowywania i dostarczania bomby atomowej były wyjątkowe i były zgodne z najwyższymi tradycjami Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych.

Birch został awansowany do stopnia dowódcy i zwolniony z marynarki wojennej w 1945 roku.

Powojenny

Birch wrócił do Harvardu po zakończeniu wojny, został awansowany na profesora nadzwyczajnego geologii w 1943 roku, kiedy był nieobecny. Pozostał na Harvardzie do końca swojej kariery, zostając profesorem w 1946 r., Sturgis Hooper profesorem geologii w 1949 r. I emerytowanym profesorem w 1974 r. Profesor Birch opublikował ponad 100 artykułów. Pełnił funkcję prezesa The Geological Society of America w 1964 roku i został odznaczony Medalem Penrose'a w 1969 roku.

W 1947 roku zaadaptował izotermiczne równanie stanu Murnaghana, które zostało opracowane dla nieskończenie małego odkształcenia, do skończonego odkształcenia Eulera , opracowując to, co jest obecnie znane jako równanie stanu Bircha-Murnaghana .

Albert Francis Birch jest znany ze swoich eksperymentalnych prac nad właściwościami minerałów tworzących Ziemię pod wysokim ciśnieniem i temperaturą. W 1952 roku opublikował dobrze znany artykuł w Journal of Geophysical Research , w którym wykazał, że płaszcz składa się głównie z krzemianów minerały , górny i dolny płaszcz są oddzielone cienką strefą przejściową związaną z krzemianowymi przejściami fazowymi , a wewnętrzny i zewnętrzny rdzeń to stopy krystalicznego i stopionego żelaza . Jego wnioski są nadal akceptowane jako poprawne dzisiaj. Najbardziej znanym fragmentem artykułu jest jednak humorystyczny przypis, który umieścił we wstępie:

Nieostrożni czytelnicy powinni wziąć pod uwagę, że zwykły język ulega modyfikacji do formy wysokiego ciśnienia, gdy stosuje się go do wnętrza Ziemi. Oto kilka przykładów odpowiedników:

Forma wysokiego ciśnienia	Zwykłe znaczenie
Niektórzy	Wątpliwy
Niewątpliwie	Być może
Pozytywny dowód	Niejasna sugestia
Argument nie do odparcia	Banalny sprzeciw
Czyste żelazo	Niepewna mieszanina wszystkich pierwiastków

W 1961 roku Birch opublikował dwa artykuły na temat prędkości $fali$ kompresji , ustalając liniową zależność prędkości fali kompresji Vp _skał i minerałów o stałej średniej masie atomowej z gęstością $styl wyświetlania \rho }$$\ Displaystyle {\ bar {M}}}$ jako:

${\ Displaystyle V_ {p} = a ({\ bar {M}}) + b \ rho}$ .

Związek ten stał się znany jako prawo Bircha . Birch został wybrany do American Academy of Arts and Sciences w 1942 r., National Academy of Sciences w 1950 r., American Philosophical Society w 1955 r. I pełnił funkcję prezesa Geological Society of America w 1963 i 1964 r. Otrzymał liczne wyróżnienia w w swojej karierze, w tym Medal Arthura L. Daya Towarzystwa Geologicznego Ameryki w 1950 r. i Medal Penrose'a w 1969 r., Medal Amerykańskiej Unii Geofizycznej Medal Williama Bowiego w 1960 r., National Medal of Science od prezydenta Lyndona Johnsona w 1967 r., Nagroda Vetlesena (wspólnie z Sir Edwardem Bullardem ) w 1968 r., Złoty Medal Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego w 1973 r. oraz International Association for the Advancement of Nagroda Bridgmana przyznana przez High Pressure Research w 1983 r. Od 1992 r. Sekcja Tectonophysics Amerykańskiej Unii Geofizycznej sponsoruje wykład Francisa Bircha, wygłaszany na dorocznym spotkaniu przez znanego badacza w tej dziedzinie.

Birch zmarł na raka prostaty w swoim domu w Cambridge w stanie Massachusetts 30 stycznia 1992 roku. Pozostawił żonę Barbarę, troje dzieci i trzech braci. Jego prace znajdują się w archiwach Uniwersytetu Harvarda.

Notatki

• Ahrens, Thomas J. (1998). Albert Francis Birch (PDF) . Pamiętniki biograficzne. Tom. 74. Waszyngton, DC: Narodowa Akademia Nauk. s. 1–24 . Źródło 4 lutego 2014 r .
• Sedgwick, Hubert M. (1961). Genealogia Sedgwicka: potomkowie diakona Benjamina Sedgwicka . New Haven, Connecticut: Towarzystwo Historyczne Kolonii New Haven . Źródło 4 lutego 2014 r .
•   Ahrens, Thomas J. (grudzień 1999), „Francis Birch (22 sierpnia 1903-30 stycznia 1992)” , Proceedings of the American Philosophical Society , American Philosophical Society, 143 (4): 652–661, JSTOR 3181993