Trumna Jamesa Henry'ego

Trumna Jamesa Henry'ego
Urodzić się	( 1806-09-06 ) 6 września 1806 Williamsburg, Massachusetts
Zmarł	6 lutego 1873 ( 07.02.1873 ) (w wieku 66) Easton w Pensylwanii
Narodowość	amerykański
Znany z	Pionier teorii wiatru; współtwórca prawa Buys Ballot (z Williamem Ferrelem )
Kariera naukowa
Pola	Matematyka, meteorologia
Podpis

James Henry Coffin (6 września 1806 - 6 lutego 1873) był amerykańskim matematykiem i meteorologiem .

Biografia

Życie

Trumna urodziła się 6 września 1806 roku w Williamsburgu w stanie Massachusetts . Był potomkiem Tristrama Coffina , pierwszego właściciela wyspy Nantucket . Coffin był sierotą i był wychowywany przez swojego wuja, wielebnego Mosesa Hallocka. Uczęszczał do Amherst College w Amherst w stanie Massachusetts , które ukończył w 1828 roku. Miał syna Seldona J. Coffina. Zmarł w Easton w Pensylwanii 6 lutego 1873 roku.

Kariera

Po ukończeniu Amherst Coffin został nauczycielem w różnych szkołach i na uczelniach. Jego kariera w meteorologii rozpoczęła się w 1838 roku. Pracował w Williams College w Williamstown w stanie Massachusetts od 1840 do 1843 roku, podczas którego zainstalował urządzenie do wykrywania kierunku i prędkości wiatru na szczycie góry Greylock , najwyższego punktu w Massachusetts. Wraz z Williamem Ferrelem wydedukował prawo Buys Ballot , które zostało nazwane na cześć holenderskiego meteorologa CHD Buys Ballot . Od 1846 roku współpracował przy badaniach meteorologicznych ze Smithsonian Institution . W tym samym roku objął katedrę matematyki i filozofii przyrody w Lafayette College w Easton w Pensylwanii , którą to funkcję piastował aż do śmierci. Ponadto, będąc w Lafayette, pełnił funkcję skarbnika rady powierniczej od 1863 do 1873 roku.

Wkład w meteorologię

Trumna wniosła znaczący wkład we współczesne badania wiatrów. Najbardziej znany jest z dwóch publikacji: Winds of the Northern Hemisphere i The Winds of the Globe . Wiatry półkuli północnej został zamówiony przez American Association for the Advancement of Science w celu przewidzenia występowania burz. Druga, również zlecona przez American Association for the Advancement of Science, miała na celu rozszerzenie prac poprzedniej publikacji w świetle zwiększonego zainteresowania rolnictwem, inżynierią i produkcją. Ostatecznie oba zostały opublikowane przez Smithsonian Institution i dostarczyły nowatorskich wkładów teoretycznych oraz bogactwa tabelarycznych surowych danych do wykorzystania przez innych. Na koniec warto zauważyć, że wiele z The Winds of the Globe został napisany pośmiertnie. Coffin zebrał dane, ale zmarł, zanim można było przeprowadzić ich szczegółową analizę; Współpracownik Coffina, dr Alexander J. Woeikof, przeprowadził tę analizę.

Wiatry półkuli północnej

Dane

W tej książce Coffin agreguje pomiary „dolnych warstw” – dowolnego wiatru, który można bezpośrednio zmierzyć za pomocą wiatrowskazu , wiatraka lub innego urządzenia naziemnego – z 579 stacji na półkuli północnej. Rozmieszczenie tych stacji, a także sumę czasu trwania pomiarów na każdej stacji przedstawiono w tabeli 1.

Tabela 1: Dane dotyczące wiatrów z półkuli północnej

Region	Liczba stacji	Suma czasu trwania pomiarów w latach
Stany Zjednoczone	367	1694
Europa	169	936
Azja	25	49,5
Afryka	4	<1
Ocean/Wyspy	18	136
Indie Zachodnie i Ameryka Południowa	9	5.5
Całkowity	579	~2821

Z każdej stacji Coffin zebrał pięć pomiarów: średni kierunek wiatru, jego średnią prędkość, średnie tempo zmian w ciągu roku, kierunek i wielkość „sił odchylających”, które spowodowały takie zmiany, oraz stosunek czasu spędzonego na wietrze w kierunku punktów kompasu. Otrzymany zestaw danych obejmuje prawie 160 stron tabel, podzielonych według pomiarów, a następnie według regionów. Podzbiory tych danych są również wizualizowane na wykresach, takich jak rysunek 1.

Analiza

Rysunek 1: Przykład wizualizacji w The Winds of the Northern Hemisphere

Z tej Trumny wyciąga kilka ogólnych wniosków. Po pierwsze, Coffin był w stanie ustalić istnienie dwóch z trzech pasatów , południowo-zachodniego pasma wokół 60° szerokości geograficznej i północno-wschodniego pasma nad nim. Następnie połączył dwie współczesne teorie globalnych systemów wiatrowych, aby wyjaśnić te zjawiska. Po drugie, Coffin koreluje występowanie monsunów z sezonowymi różnicami temperatur spowodowanymi różnicą między stosunkowo stabilną temperaturą dużych zbiorników wodnych a znacznie mniej stabilną temperaturą mas lądowych. Po trzecie, kierując się tą samą zasadą, Coffin zauważa, że ​​jeziora znacząco zakłócają przepływ wiatru. Coffin wierzy, że może wtedy wprost stwierdzić, że chociaż dominują dwa pasaty, ich bieg może i często jest zmieniany przez masy lądowe i mniejsze zbiorniki wodne.

Pozostała część książki poświęcona jest omawianiu poszczególnych zjawisk i wyjaśnianiu ich w kategoriach powyższych ogólnych zasad. Zawiera również dodatek z fragmentami korespondencji naukowej, którą Coffin uznał za istotną.

Ograniczenia i krytyka

Najbardziej znaną krytyką The Winds of the Northern Hemisphere był stosunkowo niewielki zasięg poza Stanami Zjednoczonymi i Europą; ostatecznie stało się to jedną z motywacji do napisania The Winds of the Globe . Coffin zwraca również uwagę na dwie inne kwestie metodologiczne. Po pierwsze, pomiary prędkości były czasami oceniane jakościowo w skali 1-10. Po drugie, ponieważ wysokość chmur można również oszacować, co stanowi „dolne warstwy”, nie jest do końca jasne - zwłaszcza gdy widoczne były różnice między warstwami górnymi i dolnymi.

Wiatry świata

Dane

Tabela 2: Dane Wiatrów Świata

Region	Liczba stacji	Suma czasów trwania pomiarów w latach
Amerykanie	2077	12380
Europa	740	4130
Azja	244	496
Afryka	76	131
Wyspy Morskie	86	314
Całkowity	3223	Ponad 18500 [1]

The Winds of the Globe miał znacznie bardziej ekspansywny zestaw danych niż jego poprzednik. W tej książce Coffin agreguje pomiary „dolnych warstw” z 3223 stacji na całym świecie. Zestawienie rozmieszczenia tych stacji, a także sumę czasu trwania pomiarów na każdej stacji przedstawiono w tabeli 2.

Rysunek 2: Przykład wizualizacji w The Winds of the Globe

W tym przypadku Coffin wykonał sześć pomiarów: średni kierunek niższych prądów, stosunek ruchu progresywnego do całkowitej przebytej odległości, modyfikacje, jakim podlega średni prąd w różnych porach roku, kierunki sił, które powodują te modyfikacje, wielkość tych sił, a wreszcie pokazać, jak i w jakim stopniu wiatry niższych warstw różnią się od wiatrów wyższych. Wynikowy tom zawiera ponad 650 stron wyników, ponownie zestawionych według parametrów, a następnie regionów. Tak jak poprzednio, niektóre podzbiory są wizualizowane i prezentowane, jak pokazano na rysunku 2.

Analiza

Dane w The Winds of the Globe prowadzą do wniosków, które generalnie zgadzają się z tymi z jego poprzednika. Woeikof potwierdza istnienie dwóch pasatów występujących powyżej 30° szerokości geograficznej i ustalił istnienie trzeciego, południowo-zachodniego pasma między 0° a 30° szerokości geograficznej. Większe bogactwo danych pozwala również Woeikofowi dokładniej opisać zasięg tych wiatrów, z których każdy rozciąga się na 30° szerokości geograficznej od równika jeden na drugim. Innym nowatorskim wkładem było uświadomienie sobie, że te pasma wiatru zmieniają się wraz z porami roku. Kiedy słońce znajduje się w zenicie nad półkulą północną (nasze lato), pas równikowy przesuwa się na północ, podobnie jak wszystkie inne. Odwrotna sytuacja ma miejsce w naszej zimie.

Projekt Winds of the Globe poczynił również znaczne postępy w zakresie empirycznej weryfikacji obecnego teoretycznego związku wpływu ciśnienia powietrza na kierunek wiatrów , a także w określeniu wcześniej słabo określonej ilościowo zależności między gradientami ciśnienia a prędkością wiatru . Wręcz przeciwnie, posłużyło do sproblematyzowania Hadleya na temat ruchu górnych warstw atmosfery i wpływu grawitacji na kształt komórek konwekcyjnych.

Następnie Woeikof zastosował te ogólne wnioski do konkretnych przypadków. Przede wszystkim był w stanie wyjaśnić mechanizm stojący za suchymi i deszczowymi w Azji i Australii, a także odpowiadającymi im monsunami. Woeikof był również w stanie wykorzystać wpływ mas lądowych na prądy wiatrowe, aby wyjaśnić różnicę klimatyczną między Azją a Ameryką Północną w oparciu o różne położenie geograficzne obu regionów.

Recepcja / dziedzictwo

Jak stwierdzono w jego The Winds of the Globe , Winds of the Northern Hemisphere nie został dobrze przyjęty ze względu na nierówny zasięg Azji, oceanów i Ameryki Środkowej. Jednak NOAA nadal nazywa Wiatry półkuli północnej „najważniejszym dziełem” w historii meteorologii. Ponadto Smithsonian Institution nazwał Wiatr półkuli północnej „ważnym dodatkiem do meteorologii”. Wreszcie Winds of the Northern Hemisphere zostało wydane jako podręcznik dla pierwszych sierżantów amerykańskiej służby pogodowej.

Bardziej powszechnie uznany wkład Coffina w meteorologię rozpoczął się od jego Winds of the Globe , co pomogło wychwycić błędy dominującej teorii Hadleya. Ferrel wykorzystał dane Coffina do potwierdzenia teorii o „ogólnej cyrkulacji atmosfery”. Rzeczywiście, Landsbergh, 1964 uważa dane Coffina za fundamentalne dla stworzenia matematycznej klimatologii. Youmans twierdzi, że półkula północna była pierwszą, która ustaliła, że ​​na półkuli północnej, a później południowej, istnieją trzy duże komórki krążenia. To, w połączeniu z wyprowadzonym przez Coffina prawem Buys-Ballot, znalezionym w innym artykule, doprowadziło Youmansa do stwierdzenia, że ​​wyniki Coffina „zostały przywołane we wszystkich traktatach o meteorologii, które ukazały się od czasu ich publikacji, i mają został wykorzystany z innymi materiałami jako podstawa map wiatrowych oceanów Atlantyku i Pacyfiku, przygotowanych i opublikowanych przez English Board of Trade”. Instytucja Smithsonian nazywa Coffina jedną z czterech osób, które wniosły znaczący wkład w „jeden z najważniejszych dodatków do dzisiejszej meteorologii… ustalenie zależności siły i kierunku wiatru od ciśnienia atmosferycznego w różnych punktach ”. Henry, lider Smithsonian Institution, tzw The Winds of the Globe „być może najważniejszym wkładem w wiedzę, jaki ta instytucja dała światu”.