Джордж Говард Дарвін: биография

У наступному році він написав першу по-справжньому важливу роботу, в якій звернувся до проблеми впливу геологічних змін на положення земної осі. Математично розглянувши це завдання при різних припущеннях і початкових умовах, він показав, що геологічні процеси не можуть бути істотним чинником зміни положення полюсів. Ця робота привернула велику увагу і дозволила значно скоротити число гіпотез про геологічне минуле Землі, поширених в той час. Лорд Кельвін виступив з доповіддю про результати Дарвіна перед Лондонським королівським товариством. Ця робота підштовхнула його до занять питаннями космогонії, яка стала головною темою його подальшої наукової діяльності.

Припливні тертя і космогонія

Оскільки геологічні зміни не можуть призвести до зміщення положення земної осі, Дарвін припустив, що її нахил є результат дії припливів на рухомі частини Землі. Для створення математичних основ цього процесу в 1879 році він розглянув приливні деформації в'язких і полуупругіх сферичних тіл, поведінка матеріалу яких залежить від характеру додається до нього сили. Він показав, що в'язкість приводить до значного зменшення амплітуди приливів і їх затримці по фазі. Порівнюючи з даними про припливи земних океанів, Дарвін прийшов до висновку про велику ефективної жорсткості Землі як цілого.

У наступній статті, що вийшла в тому ж році, Дарвін вивчив обертання в'язкого сфероида (Земля) в умовах приливного впливу як одиночного (Місяць), так і пари сусідніх тел (Місяць і Сонце). Виявилося, що стійке положення осі обертання такого сфероида залежить від в'язкості, наприклад, при малих значеннях в'язкості (що могло б відповідати древньому розплавленого станом Землі) нульовий нахил осі виявляється нестійким, тоді як стійко положення з деяким досить великим нахилом. Розглянувши далі вплив припливів в системі Земля - ??Місяць, Дарвін показав, що вони призводять до поступового збільшення відстані між цими тілами і зростанням періоду обертання Місяця навколо Землі і Землі навколо своєї осі. Простеживши ці зміни на багато мільйонів років у минуле, він розрахував, що Місяць повинна була розташовуватися набагато ближче до Землі, ніж зараз. Це привело його до припущення, висхідному до небулярной гіпотезі Лапласа, що Земля і Місяць колись були єдиним обертове тіло, яке знаходилося в нестійкому стані рівноваги, що призвело в кінцевому підсумку до його розпаду. Причиною нестійкості, згідно з Дарвіном, могла бути синхронізація сонячного припливу з періодом власних коливань цього єдиного тіла.

На першому етапі вивчення ранньої історії системи Земля - ??Місяць (1879-1882) Дарвін звернувся до поведінки вже розпалася системи від моменту , коли тіла майже стикалися, до того часу, коли їх рух став подібно до сучасного руху Землі і Місяця. При цьому вдалося отримати, виходячи з деяких початкових умов, сучасні значення тривалості дня і місяця, нахилу земної осі, нахилу і ексцентриситету місячної орбіти. Спроби використовувати даний підхід до опису інших систем супутників і Сонячної системи в цілому показали, що припливи не грають, як правило, настільки суттєвої ролі, як в системі Земля - ??Місяць. На другому етапі Дарвін розглянув форму майже дотичних тіл, обурюємося приливними силами, і, пішовши ще далі, розрахував форму єдиного тіла. Це привело його до задачі про фігури рівноваги рідких тіл (сфероїд Маклорена, еліпсоїд Якобі, об'єкт грушоподібної форми), еволюція яких була вивчена незадовго до цього Анрі Пуанкаре. На початку XX століття Дарвін розвинув метод еліпсоїдального гармонійного аналізу і застосував його до проблеми стійкості рідких грушовидних фігур.