James Henry Coffin - James Henry Coffin

James Henry Coffin (6. září 1806 - 6. února 1873) byl Američan matematik a meteorolog.^[2]

Životopis

Život

Rakev se narodila 6. září 1806 v Williamsburg, Massachusetts. Byl potomkem Tristram rakev, první majitel Ostrov Nantucket. Rakev byl sirotek a byl vychován jeho strýcem, ctihodný Mojžíš Hallock.^[3] Zúčastnil se Amherst College v Amherst, Massachusetts, kterou absolvoval v roce 1828. Měl syna Seldona J. Coffina. Zemřel v roce 1873 6. února.^[2]

Kariéra

Po absolvování Amherstu se Coffin stal učitelem na různých školách. Jeho kariéra v meteorologie začal v roce 1838. Pracoval v Williams College v Williamstown, Massachusetts, v letech 1840 až 1843, během nichž nainstaloval na vrchol zařízení pro detekci směru a rychlosti větru Mount Greylock, nejvyšší bod v Massachusetts.^[2] Dohromady s William Ferrel, odvodil Kupuje volební zákon, který byl pojmenován po holandský meteorolog C. H. D. kupuje hlasovací lístky.^[1] Spolupracoval na meteorologických studiích s Smithsonian Institution počínaje rokem 1846. Ve stejném roce získal židli u Lafayette College v Easton, Pensylvánie, v matematice a přírodní filozofie, kterou zastával až do své smrti.^[2] Zatímco v Lafayette působil jako pokladník správní rady od roku 1863 do roku 1873.^[4]

Příspěvky k meteorologii

Rakev významně přispěl k současným studiím větrů. On je nejvíce známý pro dvě publikace: Větry severní polokoule a Větry světa. Větry severní polokoule byla zadána Americkou asociací pro rozvoj vědy ve snaze pomoci předpovědět výskyt bouří.^[5] Druhá, kterou rovněž zadala Americká asociace pro pokrok ve vědě, měla rozšířit práci předchozí publikace s ohledem na zvýšený zájem ze strany zemědělských, strojírenských a výrobních zájmů. Nakonec obě zveřejnila Smithsonian Institution a poskytl nové teoretické příspěvky a množství tabulkových nezpracovaných dat pro použití ostatními.^[6][7] Nakonec stojí za zmínku tolik Větry světa byl napsán posmrtně. Rakev shromáždila data, ale zemřela, než z nich bylo možné provést jakoukoli podrobnou analýzu; Tuto analýzu místo toho provedl spolupracovník rakve, Dr. Alexander J. Woeikof.^[8]

Větry severní polokoule

Data

V této knize Coffin agreguje měření „nižších vrstev“ - jakéhokoli větru přímo měřitelného pomocí korouhvička, větrný mlýn nebo jiný pozemní zařízení —Z 579 stanic na severní polokouli.^[9] Rozložení těchto stanic a součet doby trvání měření na každé stanici je uveden v tabulce 1.^[10]

Z každé stanice agregoval Coffin pět měření: průměrný směr větru, jeho průměrná rychlost, průměrná rychlost změn v průběhu roku, směr a množství „vychylovacích sil“, které takové změny způsobily, a poměr času stráveného foukáním ve směru bodů kompasu.^[9] Výsledná sada dat obsahuje téměř 160 stránek tabulek, rozdělených podle měření a následně podle oblasti. Podmnožiny těchto dat jsou také vizualizovány v grafech, jako je obrázek 1.^[11]

Analýza

Obrázek 1: Příklad vizualizace ve hře The Winds of the North Hemisphere

Z této rakve vychází několik obecných závěrů. Za prvé, Coffin dokázal prokázat existenci dvou ze tří Pasáty, jihozápadní pásmo kolem 60 ° zeměpisné šířky a severovýchodní pásmo nad ním.^[12] Poté sjednotil dvě současné teorie globálních větrných systémů s cílem vysvětlit jevy.^[13] Za druhé, Coffin koreluje prevalenci monzuny se sezónními teplotními rozdíly způsobenými rozdílem mezi relativně stabilní teplotou velkých vodních ploch a mnohem méně stabilní teplotou pevninských mas.^[14] Zatřetí, ze stejného principu, Coffin poznamenává, že jezera významně narušují proudění větru.^[15] Rakev věří, že pak může přímo tvrdit, že i když převládají pasáty, jejich směr může a často je odkloněn pevninami a menšími vodními plochami.^[16]

Zbývající část knihy je věnována diskusi o konkrétních jevech a jejich vysvětlení ve smyslu výše uvedených obecných principů. Zahrnuje také přílohu s výňatky z vědecké korespondence, kterou společnost Coffin považovala za relevantní.^[17]

Omezení a kritika

Nejvýznamnější kritika Větry severní polokoule bylo jeho relativně řídké pokrytí mimo USA a Evropu; to se nakonec stalo jednou z motivací pro psaní Větry světa.^[18] Rakev rovněž bere na vědomí další dva metodické problémy. Nejprve byla měření rychlosti někdy kvalitativně odhadována na stupnici 1–10.^[19] Zadruhé, protože lze také odhadnout pouze výšku mraku, není zcela jasné, co tvoří „spodní vrstvy“ - zvláště když byly patrné rozdíly mezi horní a spodní vrstvou.^[20]

Větry světa

Data

Větry světa měl mnohem rozsáhlejší soubor dat než jeho předchůdce. V této knize Coffin agreguje měření „nižších vrstev“ z 3223 stanic po celém světě.^[21] Souhrn distribuce těchto stanic a součet doby trvání měření na každé stanici je uveden v tabulce 2.^[21]

Obrázek 2: Příklad vizualizace v The Winds of the Globe

V tomto případě rakev provedl šest měření: střední směr dolních proudů, poměr, který progresivní pohyb nese k celkové ujeté vzdálenosti, úpravy, které střední proud prochází v různých ročních obdobích roku, směry sil, které způsobují tyto modifikace, velikost těchto sil a nakonec ukázat, jak a do jaké míry se větry spodních vrstev liší od větrů větších.^[21] Výsledný svazek obsahuje více než 650 stránek výsledků, opět tabelovaných podle parametrů a následně podle oblasti. Stejně jako dříve jsou určité podskupiny vizualizovány a prezentovány, jak je znázorněno na obrázku 2.^[22]

Analýza

Data v Větry světa vede k závěrům, které obecně souhlasí se závěry jeho předchůdce. Woeikof potvrzuje existenci dvou pasátů nalezených nad 30 ° zeměpisné šířky a založil existenci třetího jihozápadního pásma mezi 0 ° - 30 ° zeměpisné šířky.^[23] Větší množství dat také umožňuje Woeikofovi přesněji popsat rozsah těchto větrů, přičemž každý ze tří rozpětí 30 ° zeměpisné šířky od rovníku nad sebou.^[23] Dalším novým příspěvkem bylo zjištění, že se tyto větrné pásma mění s ročními obdobími. Když je slunce na severní polokouli (naše léto) za zenitem, pohybuje se rovníkové pásmo na sever, stejně jako všechny ostatní.^[24] Opak se děje v naší zimě.^[24]

Větry světa také významně pokročila směrem k empirickému ověření současné teoretické asociace účinku tlak vzduchu ve směru větru, jakož i upřesnění dříve špatně kvantifikovaného vztahu mezi gradienty tlaku a rychlost větru.^[25] Naopak sloužil k problematizaci Hadleyho současná teorie o pohybu horní atmosféry a vlivu gravitace na tvar konvekčních buněk.^[26]

Woeikof poté použil tyto obecné závěry na konkrétní případy. Nejpozoruhodnější bylo, že dokázal vysvětlit mechanismus za suchý a mokrá období Asie a Austrálie, jakož i jejich odpovídající monzuny.^[27] Woeikof byl také schopen využít vlivu zemských mas na větrné proudy k vysvětlení rozdílu v podnebí mezi Asií a Severní Amerikou na základě odlišných zeměpisných oblastí obou regionů.^[28]

Příjem / dědictví

Jak je uvedeno v jeho Větry světa, Větry severní polokoule nebyla přijata dobře kvůli svému skvrnitému pokrytí Asie, oceánů a Střední Ameriky. NOAA však stále volá Větry severní polokoule „nejdůležitější dílo“ v historii meteorologie.^[29] Dále zavolal Smithsonian Institution Vítr Severní polokoule "Důležitý doplněk meteorologie."^[30] Konečně, Větry severní polokoule byl vydán jako referenční kniha k prvním seržantům americké meteorologické služby.^[31]

Rakeviny všeobecně uznávanější příspěvky k meteorologii začaly jeho Winds of the Globe, což pomohlo odhalit nedostatky v převládající teorii Hadleye.^[32] Ferrel použil Coffinova data k potvrzení teorií o „obecné cirkulaci atmosféry“.^[32] Landsbergh, 1964, připisuje Coffinova data jako základní pro vytvoření matematické klimatologie.^[33] Youmans tvrdí, že severní polokoule byla první, která prokázala, že v severní a později v jižní hemisféře existují tři velké cirkulační buňky.^[34][35] To, v kombinaci s Coffinovým odvozením Buys-Ballotova zákona, nalezené v jiném díle, vede Youmana tak daleko, že říká, že výsledky Coffina „byly zmíněny ve všech pojednáních o meteorologii, které se objevily od jejich vydání, byl zaměstnán s jinými materiály jako základ větrných map Atlantického a Tichého oceánu, připravených a publikovaných anglickou obchodní komisí. “^[36][35] Smithsonianská instituce nazývá Coffin jedním ze čtyř lidí, kteří významně přispívají k „jednomu z nejdůležitějších dodatků k meteorologii současnosti… stanovení závislosti síly a směru větru na tlaku atmosféry v různých bodech . “^[37] Volal Henry, vůdce Smithsonian Institution Větry světa "Možná nejdůležitější příspěvek k znalostem, které instituce dala světu."^[38]

Reference