Джеймс Генри Коффин - James Henry Coffin

Джеймс Генри Коффин
Родившийся6 сентября 1806 г.
Вильямсбург, Массачусетс
Умер6 февраля 1873 г. (1873-02-07) (66 лет)
НациональностьАмериканец
ИзвестенПионер теория ветра; со-выводчик Покупает закон бюллетеня (с Уильям Феррел )[1]
Научная карьера
ПоляМатематика, метеорология

Джеймс Генри Коффин (6 сентября 1806 - 6 февраля 1873) был американцем математик и метеоролог.[2]

биография

Жизнь

Гроб родился 6 сентября 1806 г. в г. Вильямсбург, Массачусетс. Он происходил из Тристрам Гроб, первый владелец Остров Нантакет. Гроб был сиротой, его воспитывал дядя, Преподобный Моисей Хэллок.[3] Он присутствовал Амхерст Колледж в Амхерст, Массачусетс, которую он окончил в 1828 году. У него был сын Селдон Дж. Коффин. Он умер в 1873 году 6 февраля.[2]

Карьера

После окончания Амхерста Коффин стал учителем в различных школах и колледжах. Его карьера в метеорология началось в 1838 году. Он работал в Колледж Уильямса в Уильямстаун, Массачусетс, с 1840 по 1843 год, во время которого он установил прибор для определения направления и скорости ветра на вершине Гора Грейлок, самая высокая точка в Массачусетсе.[2] Вместе с Уильям Феррел, он вывел Покупает закон бюллетеня, который был назван в честь нидерландский язык метеоролог К. Х. Д. Покупает бюллетени.[1] Он сотрудничал в метеорологических исследованиях с Смитсоновский институт начиная с 1846 года. В том же году он приобрел кафедру в Колледж Лафайет в Истон, Пенсильвания, по математике и естественная философия, должность, которую он занимал до своей смерти.[2] Кроме того, находясь в Лафайете, он служил казначеем попечительского совета с 1863 по 1873 год.[4]

Вклад в метеорологию

Гроб внес значительный вклад в современные исследования ветров. Он наиболее известен двумя публикациями: Ветры Северного полушария и Ветры земного шара. Ветры Северного полушария был заказан Американской ассоциацией развития науки в попытке предсказать возникновение штормов.[5] Вторая, также заказанная Американской ассоциацией содействия развитию науки, должна была расширить работу предыдущей публикации в свете возросшего интереса со стороны сельскохозяйственных, инженерных и производственных кругов. В конечном итоге оба были опубликованы Смитсоновский институт и предоставил новые теоретические материалы и множество исходных данных в виде таблиц для использования другими.[6][7] Наконец, стоит отметить, что большая часть Ветры земного шара был написан посмертно. Коффин собрал данные, но умер до того, как их удалось провести детальный анализ; Коллега Коффина, доктор Александр Дж. Войкоф, провел этот анализ.[8]

Ветры северного полушария

Данные

В этой книге Коффин объединяет измерения «нижних слоев» - любого ветра, непосредственно измеряемого флюгер, мельница или другой наземная аппаратура - с 579 станций Северного полушария.[9] Распределение этих станций, а также сумма продолжительности измерений на каждой станции показаны в таблице 1.[10]

Таблица 1: Данные о ветрах северного полушария
Область, крайКоличество станцийСумма продолжительности измерений в годах
Соединенные Штаты3671694
Европа169936
Азия2549.5
Африка4<1
Океан / Острова18136
Вест-Индия и Южная Америка95.5
Общий579~2821

С каждой станции Коффин суммировал пять измерений: среднее направление ветра, его среднюю скорость, среднюю скорость изменения в течение года, направление и количество «отклоняющих сил», которые вызвали такие изменения, и соотношение времени, затраченного на обдува. в направлении точек компаса.[9] Полученный набор данных включает почти 160 страниц таблиц, разделенных по измерениям, а затем по регионам. Подмножества этих данных также отображаются в виде диаграмм, таких как рисунок 1.[11]

Анализ

Рисунок 1: Пример визуализации в The Winds of the Northern Hemisphere

Из этого Гроб делает несколько общих выводов. Во-первых, Коффину удалось установить существование двух из трех Пассаты, юго-западная полоса около 60 ° широты и северо-восточная полоса над ней.[12] Затем он объединил две современные теории глобальных ветровых систем, чтобы объяснить эти явления.[13] Во-вторых, Коффин коррелирует с распространенностью муссоны с сезонными перепадами температур, вызванными разницей между относительно стабильной температурой крупных водоемов и гораздо менее стабильной температурой суши.[14] В-третьих, по тому же принципу Коффин отмечает, что озера значительно нарушают поток ветра.[15] Коффин полагает, что тогда он может прямо заявить, что, хотя преобладают два пассата, их курс может и часто отклоняется от суши и меньших водоемов.[16]

Остальная часть книги посвящена обсуждению конкретных явлений и их объяснению в терминах вышеуказанных общих принципов. Он также включает приложение с выдержками из научной переписки, которую Коффин счел актуальной.[17]

Ограничения и критика

Самая яркая критика Ветры северного полушария относительно редкое освещение за пределами США и Европы; в конечном итоге это стало одной из мотиваций для написания Ветры земного шара.[18] Коффин также отмечает два других методологических вопроса. Во-первых, измерения скорости иногда оценивались качественно по шкале от 1 до 10.[19] Во-вторых, поскольку высоту облака можно только оценить, то, что составляет «нижний слой», не совсем понятно, особенно когда различия между верхним и нижним слоем были очевидны.[20]

Ветры земного шара

Данные

Таблица 2: Данные о ветрах земного шара
Область, крайКоличество станцийСумма продолжительности измерений в годах
Северная и Южная Америка207712380
Европа7404130
Азия244496
Африка76131
Острова моря86314
Общий3223Более 18500[1]

Ветры земного шара имел гораздо более обширный набор данных, чем его предшественник. В этой книге Коффин объединяет измерения «нижних слоев» с 3223 станций по всему миру.[21] Сводка распределения этих станций, а также сумма продолжительности измерений на каждой станции воспроизведена в таблице 2.[21]

Рисунок 2: Пример визуализации в The Winds of the Globe

В этом случае Коффин провел шесть измерений: среднее направление нижних токов, отношение поступательного движения к общему пройденному расстоянию, изменения, которые средний ток претерпевает в разные сезоны года, направления сил, вызывающих эти изменения, величину этих сил и, наконец, показать, как и в какой степени ветры нижних слоев отличаются от ветров высших слоев.[21] Результирующий том включает более 650 страниц результатов, опять же в таблицах по параметрам, а затем по регионам. Как и раньше, некоторые подмножества визуализируются и представляются, как показано на рисунке 2.[22]

Анализ

Данные в Ветры земного шара приводит к выводам, которые в целом согласуются с выводами его предшественника. Войкоф подтверждает существование двух пассатов, обнаруженных выше 30 ° широты, и установил существование третьей, юго-западной полосы между 0 ° -30 ° широты.[23] Большой объем данных также позволяет Войкофу более точно описать протяженность этих ветров, каждый из трех которых охватывает 30 ° широты от экватора поверх другого.[23] Еще одним новым вкладом было осознание того, что эти ветровые пояса меняются в зависимости от сезона. Когда Солнце находится в зените над северным полушарием (наше лето), экваториальная полоса движется на север, как и все остальные.[24] У нас зимой происходит обратное.[24]

Ветры земного шара также добился значительного прогресса в эмпирической проверке текущей теоретической связи эффекта давление воздуха по направлению ветра, а также уточнение ранее плохо выраженной количественной связи между градиенты давления и скорость ветра.[25] Напротив, это служило проблематизирующим Хэдли современная теория движения верхних слоев атмосферы и влияние силы тяжести на форму конвективных ячеек.[26]

Затем Войкоф применил эти общие выводы к конкретным случаям. В частности, он смог объяснить механизм, лежащий в основе сухой и влажные сезоны Азии и Австралии, а также соответствующие им муссоны.[27] Войкоф также смог использовать влияние суши на ветровые течения, чтобы объяснить разницу в климате между Азией и Северной Америкой, основанную на разнице в географическом положении этих двух регионов.[28]

Прием / наследство

Как сказано в его Ветры земного шара, Ветры северного полушария не получил должного отклика из-за точечного освещения Азии, океанов и Центральной Америки. Однако NOAA по-прежнему призывает Ветры северного полушария «важнейшая работа» в истории метеорологии.[29] Кроме того, Смитсоновский институт позвонил Ветер Северное полушарие «Важное дополнение к метеорологии».[30] Ну наконец то, Ветры Северного полушария был выдан как справочник первым сержантам метеорологической службы США.[31]

Наиболее широко известный вклад Коффина в метеорологию начался с его Ветры земного шара, что помогло выявить недостатки в преобладающей теории Хэдли.[32] Феррел использовал данные Коффина, чтобы подтвердить теории об «общей циркуляции атмосферы».[32] Действительно, Ландсберг (1964) считает данные Коффина основополагающими для создания математической климатологии.[33] Юманс утверждает, что Северное полушарие было первым, кто установил наличие трех крупных циркуляционных ячеек в Северном, а затем и в Южном полушариях.[34][35] Это, в сочетании с выводом закона Байса-Бюла Гроба, найденным в другой статье, привело Юманса к тому, что он заявил, что результаты Коффина «упоминались во всех трактатах по метеорологии, появившихся после их публикации, и они был использован с другими материалами в качестве основы для карт ветров Атлантического и Тихого океанов, подготовленных и опубликованных Английским советом по торговле ».[36][35] Смитсоновский институт называет Коффина одним из четырех человек, которые внесут значительный вклад в «одно из самых важных дополнений к метеорологии наших дней… установление зависимости силы и направления ветра от давления атмосферы в различных точках. . "[37] Генри, руководитель Смитсоновского института, позвонил Ветры земного шара «Возможно, самый важный вклад в знания, который организация внесла в мир».[38]

Рекомендации

  1. ^ а б Джеймс Генри Коффин, американский метеоролог Библиотека научных фотографий.
  2. ^ а б c d Джеймс Генри Коффин в архивах SIA.
  3. ^ Воспоминания Джеймса Генри Коффина, 1806–1873 гг. А. Гайо, 1874 г.
  4. ^ Скиллман, Дэвид Бишоп (1932). Биография колледжа: история первого века жизни колледжа Лафайет. Истон, Пенсильвания: Колледж Лафайет.
  5. ^ Флеминг, Джеймс Роджер (1990). Метеорология в Америке, 1800-1870 гг.. Балтимор: Издательство Университета Хопкинса. С. 76, 78.
  6. ^ Генри, Джозеф (1876). Годовой отчет попечительского совета Смитсоновского института, показывающий деятельность, расходы и состояние учреждения за 1875 год. Вашингтон: Смитсоновский институт. С. 19–20.
  7. ^ Флеминг, Джеймс Роджер (1990). Метеорология в Америке, 1800-1870 гг.. Балтимор: Издательство Университета Джона Хопкинса. С. 139–140.
  8. ^ Гроб, Джеймс Генри, Гроб Селдена Дженнингса и Александр Иванович Воейков (1875). Ветры земного шара: или Законы атмосферной циркуляции над поверхностью Земли. Смитсоновский институт. стр. xv.
  9. ^ а б Гроб, Джеймс Генри (1854). Ветры северного полушария. Смитсоновский институт. п. 7. OCLC  258034636.
  10. ^ Гроб, Джеймс Генри (1854). Ветры северного полушария. Смитсоновский институт. п. 24. OCLC  258034636.
  11. ^ Гроб, Джеймс Генри (1854). Ветры северного полушария. Смитсоновский институт. стр. iii – vi, 24, 108, 132, 170, 172. OCLC  258034636.
  12. ^ Гроб, Джеймс Генри (1854). Ветры северного полушария. Смитсоновский институт. п. 132. OCLC  258034636.
  13. ^ Гроб, Джеймс Генри (1854). Ветры северного полушария. Смитсоновский институт. С. 132, 139. OCLC  258034636.
  14. ^ Гроб, Джеймс Генри (1854). Ветры северного полушария. Смитсоновский институт. п. 169. OCLC  258034636.
  15. ^ Гроб, Джеймс Генри (1854). Ветры северного полушария. Смитсоновский институт. п. 171. OCLC  258034636.
  16. ^ Гроб, Джеймс Генри (1854). Ветры северного полушария. Смитсоновский институт. С. 170–171. OCLC  258034636.
  17. ^ Гроб, Джеймс Генри (1854). Ветры северного полушария. Смитсоновский институт. С. 187–197. OCLC  258034636.
  18. ^ Гроб, Джеймс Генри, Гроб Селдена Дженнингса и Александр Иванович Воейков (1875). Ветры земного шара: или Законы атмосферной циркуляции над поверхностью Земли. Смитсоновский институт. стр. xx.
  19. ^ Гроб, Джеймс Генри (1854). Ветры северного полушария. Смитсоновский институт. С. 183, 186. OCLC  258034636.
  20. ^ Гроб, Джеймс Генри (1854). Ветры северного полушария. Смитсоновский институт. п. 140. OCLC  258034636.
  21. ^ а б c Гроб, Джеймс Генри, Гроб Селдена Дженнингса и Александр Иванович Воейков (1875). Ветры земного шара: или Законы атмосферной циркуляции над поверхностью Земли. Смитсоновский институт. стр. vii.
  22. ^ Гроб, Джеймс Генри, Гроб Селдена Дженнингса и Александр Иванович Воейков (1875). Ветры земного шара: или Законы атмосферной циркуляции над поверхностью Земли. Смитсоновский институт. С. 1–656, 749–756.
  23. ^ а б Гроб, Джеймс Генри, Гроб Селдена Дженнингса и Александр Иванович Воейков (1875). Ветры земного шара: или Законы атмосферной циркуляции над поверхностью Земли. Смитсоновский институт. п. 666.
  24. ^ а б Гроб, Джеймс Генри, Гроб Селдена Дженнингса и Александр Иванович Воейков (1875). Ветры земного шара: или Законы атмосферной циркуляции над поверхностью Земли. Смитсоновский институт. п. 667.
  25. ^ Гроб, Джеймс Генри, Гроб Селдена Дженнингса и Александр Иванович Воейков (1875). Ветры земного шара: или Законы атмосферной циркуляции над поверхностью Земли. Смитсоновский институт. С. 672–673.
  26. ^ Гроб, Джеймс Генри, Гроб Селдена Дженнингса и Александр Иванович Воейков (1875). Ветры земного шара: или Законы атмосферной циркуляции над поверхностью Земли. Смитсоновский институт. С. 665–666.
  27. ^ Гроб, Джеймс Генри, Гроб Селдена Дженнингса и Александр Иванович Воейков (1875). Ветры земного шара: или Законы атмосферной циркуляции над поверхностью Земли. Смитсоновский институт. С. 669–670.
  28. ^ Гроб, Джеймс Генри, Гроб Селдена Дженнингса и Александр Иванович Воейков (1875). Ветры земного шара: или Законы атмосферной циркуляции над поверхностью Земли. Смитсоновский институт. С. 670–671.
  29. ^ Бенджамин, Маркус. «Метеорология». История NOAA.
  30. ^ Джозеф, Генри (1854 г.). Годовой отчет попечительского совета Смитсоновского института, показывающий операции, расходы и состояние учреждения за 1854 год. Смитсоновский институт. п. 14.
  31. ^ Флеминг, Джеймс Роджер (1990). Метеорология в Америке, 1800-1870 гг.. Балтимор: Издательство Университета Джона Хопкинса. п. 14.
  32. ^ а б Флеминг, Джеймс Роджер. "Гроб, Джеймс Генри". Американская национальная библиография.
  33. ^ Юманс, Уильям Джей (1896). Пионеры науки в Америке: очерки их жизни и научной работы. Д. Эпплтон. С. 131, 132.
  34. ^ Юманс, Уильям Джей (1896). Пионеры науки в Америке: очерки их жизни и научной работы. Д. Эпплтон. п. 455.
  35. ^ а б Юманс, Уильям Джей (1873). "Эскиз гроба профессора". Ежемесячный научно-популярный журнал.
  36. ^ Юманс, Уильям Джей (1896). Пионеры науки в Америке: очерки их жизни и научной работы. Д. Эпплтон. п. 456.
  37. ^ Генри, Джозеф (1876). Годовой отчет попечительского совета Смитсоновского института, показывающий деятельность, расходы и состояние учреждения за 1875 год. Вашингтон: Смитсоновский институт. п. 22.
  38. ^ Клайд, Джон Каннингем (1881). Жизнь Джеймса Х. Коффина. Государственный университет Огайо. п. 104.