Johana Sandströma

Johana Sandströma
Urodzić się	6 czerwca 1874 Gmina Degerfors
Zmarł	12 stycznia 1947 (w wieku 72) Bromma
Zawód	Meteorolog , hydrograf

Johan Wilhelm Sandström (6 czerwca 1874, Degerfors , Västerbotten - 12 stycznia 1947, Bromma , Sztokholm ), zwykle cytowany jako JW Sandström , był szwedzkim oceanografem i meteorologiem . Najbardziej znany jest z przeprowadzenia serii klasycznych eksperymentów w Morskiej Stacji Badawczej Bornö w Szwecji , opublikowanej w 1908 roku. Jego eksperymenty dotyczyły przyczyn prądów oceanicznych, zwłaszcza tych występujących we fiordach.

Biografia

Sandström jest synem stolarza Jonasa Antona Sandströma i Grety Magdaleny Sjögren. Uczęszczał do szkoły podstawowej Degerfors, ale po śmierci ojca jego matka przeniosła się z rodziną do Sundsvall , gdzie Sandström pracował w tartaku, będąc jednocześnie nauczycielem. Dzięki miejscowym dobroczyńcom wstąpił do sztokholmskiego technikum i choć nigdy nie otrzymał oficjalnego dyplomu, wyróżniał się w matematyce i bywał w kołach naukowych.

W 1899 roku Sandström wstąpił do krajowej służby meteorologicznej, gdzie poznał Vilhelma Bjerknesa , założyciela Szkoły Meteorologicznej w Bergen , który zmienił swoją karierę. Profesor fizyki matematycznej w Sztokholmie pod koniec lat 90. XIX wieku zajmował się prognozowaniem pogody i teorią uogólnionej cyrkulacji hydrodynamicznej. Dzięki grantowi od rządu Bjerknes angażuje Sandströma w 1899 roku, aby pomógł mu w badaniu związku między ciśnieniem atmosferycznym a burzami.

W serii publikacji Sandström analizuje ogólną cyrkulację atmosferyczną i opracowuje graficzne techniki predykcyjne, które czynią go znanym. Kiedy stypendium Bjerknesa dobiegło końca, został zatrudniony przez Otto Petterssona jako jego główny asystent w Szwedzkiej Komisji Hydrograficznej i Biologicznej. Pettersson jest głównym naukowcem floty statków badawczych Komisji. Sandström otrzymuje również ofertę od Fridtjofa Nansena z Bergen, aby pomóc przy książce „Lehrbuch der Cos-Physen Physik” Svante Arrheniusa (1903), aby napisać część o masach powietrza i meteorologii dynamicznej.

Dzięki grantom z waszyngtońskiego Carnegie Institution , Bjerknes ponownie zaangażował Sandströma do nowego, ambitnego projektu w 1906 roku. W następnym roku pojechał z Bjerknesem do Oslo , gdzie zajmowali się fizyką i matematyką tego przedmiotu. W 1908 roku Sandström został zatrudniony jako kierownik techniczny nowej Agencji Hydrograficznej w Sztokholmie, pomimo braku dyplomu, z pomocą rekomendacji Bjerknesa i własnych publikacji.

W 1913 roku często spierał się z Nilsem Ekholmem o wartość prac meteorologicznych Bjerknesa dla rzeczywistych zastosowań. Jednak gdy marynarze i rolnicy zaczęli prosić o więcej informacji o pogodzie, wkrótce został dyrektorem nowego „Biura Meteorologicznego” w agencji w 1919 roku.

W latach dwudziestych lotnictwo zaczęło być ważnym klientem, przynosząc nowe dane i zmiany organizacyjne. Wzrosło również wykorzystanie technologii telekomunikacyjnych, w tym telegrafii i radiofonii i telewizji . Sztokholmska Agencja Meteorologiczno-Hydrologiczna również musiała rozszerzyć swoje funkcje hydrologiczne. Następnie Sandström wraz z Petterssonem i Ekholmem zaczął badać Prąd Zatokowy pod kątem jego wpływu na klimat.

W 1929 roku Sandström poprowadził wyprawę na Ocean Arktyczny , finansowaną przez państwowe i prywatne fundacje. Oprócz wypraw i wielu osobistych wypraw łodzią po Arktyce, Sandström kilkakrotnie podróżował zimą do Bergen, aby spotkać się z profesorem Bjerknesem, aby omówić teorię frontów atmosferycznych i mas powietrza . Jego obserwacje dostarczyły mu danych na temat szybkości konwersji energii między atmosferą a oceanem, co zapewni mu międzynarodowe uznanie.

Twierdzenie Sandströma

Sandstrom zajmował się głównie rolą ogrzewania i chłodzenia w napędzaniu prądów oceanicznych i ogólnie w cyrkulacji oceanicznej na większą skalę. Twierdził, że cyrkulacja termiczna może powodować energiczną, stałą cyrkulację tylko wtedy, gdy ogrzewanie zachodzi na większych głębokościach niż chłodzenie. Jest to znane dzisiaj jako twierdzenie Sandströma i stanowi próbę rozszerzenia dobrze znanego wyniku klasycznej teorii termodynamiki, że aby silnik cieplny wykonał dodatnią pracę w cyklu, praca rozszerzania musi zachodzić przy większym ciśnieniu niż praca skurcz.

Twierdzenie Sandstroma jest zatem technicznie prawdziwe, o ile rozszerzanie się płynu jest spowodowane ogrzewaniem, a kurczenie się chłodzeniem, a większe głębokości występują przy wyższych ciśnieniach. Istnieje jednak niejasność co do znaczenia terminów „ogrzewanie” i „chłodzenie” w twierdzeniu Sandstroma. Do tej pory ogrzewanie i chłodzenie zawsze były interpretowane w literaturze jako związane odpowiednio z „ogrzewaniem powierzchniowym” i „chłodzeniem powierzchniowym”.

Jednak w rzeczywistych płynach dyfuzja molekularna i turbulentna zawsze powoduje wewnętrzne ogrzewanie/chłodzenie, nawet przy braku zewnętrznego ogrzewania/chłodzenia, o ile temperatura rozważanego płynu jest niejednorodna. Jak dobrze wiadomo, dyfuzja molekularna i turbulentna ma tendencję do rozluźniania układu w kierunku równowagi termodynamicznej, tj. w kierunku stanu izotermicznego, który w przypadku statycznie stabilnego płynu spowoduje podgrzanie płynu pod wysokim ciśnieniem i ochłodzenie pod niskim ciśnieniem. Dlatego też, z powodu wewnętrznego ogrzewania/chłodzenia diabatycznego przez dyfuzję molekularną/turbulentną, ogólne ogrzewanie płynu warstwowego zawsze występuje przy wyższym ciśnieniu niż całkowite chłodzenie, nawet jeśli zewnętrzne chłodzenie/ogrzewanie zachodzi przy tym samym ciśnieniu.

W rezultacie wewnętrzne ogrzewanie/chłodzenie diabatyczne spowodowane dyfuzją molekularną wyjaśnia, dlaczego eksperymenty laboratoryjne wykazują dowody na rozwój cyrkulacji w wyniku ogrzewania/chłodzenia powierzchni (Park i Whitehead, 2000) lub nawet wtedy, gdy ogrzewanie jest wyższe niż chłodzenie (Coman i in. ., 2006). Kluczowym spostrzeżeniem Sandströma (choć nie wyrażonym jasno) było to, że w takich cyrkulacjach cała cyrkulacja musi transportować lekką wodę w dół, a gęstą w górę. Oznacza to, że efektem cyrkulacji jest zwiększenie energii potencjalnej. Taki wzrost wymaga zewnętrznego źródła energii. Ostatnie prace oparły się na tym, aby argumentować, że cyrkulacja oceaniczna jako całość jest napędzana przez te zewnętrzne źródła energii, czy to wiatr, czy pływy, przy czym nowsze prace sugerują, że wewnętrzne źródła i pochłaniacze energii (takie jak te napędzające dyfuzję) są również potencjalnie ważny.

Korona

W 1925 Sandström został wybrany członkiem Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk .

Publikacje

• Sandstrom, JW (1908), Dynamische Versuche mit Meerwasser , Ann. wodna Mar. Meteorol. , 36, 6–23.

Zobacz też

• Szkoła Meteorologii w Bergen

• Coman, MA, RW Griffiths i GO Hughes (2006), ponownie odwiedzone eksperymenty Sandströma , Journal of Marine Research , tom 64, numer 6, listopad 2006, s. 783–796.
• Andersa Carlssona. „Johan Wilhelm Sandström” . sok.riksarkivet.se (w języku szwedzkim). Szwedzkie Archiwa Narodowe . Źródło 12 grudnia 2018 r .