Милутин Миланкович | |
---|---|
Милутин Миланковић | |
Рожденный | ( 1879-05-28 )28 мая 1879 г. [1] |
Умер | 12 декабря 1958 г. (1958-12-12)(79 лет) |
Национальность | сербский |
Альма-матер | Венский технический университет |
Известный | |
Научная карьера | |
Поля | |
Тезис | Beitrag zur Theorie der Druck-kurven (1904) |
Подпись | |
Милутин Миланкович (иногда англ . Milutin Milankovitch ; серб. кирилл .: Милутин Миланковић , произносится [milǔtin milǎːnkoʋitɕ] ; 28 мая 1879 — 12 декабря 1958) — сербский математик , астроном , климатолог , геофизик , инженер-строитель и популяризатор науки .
Миланкович внес два фундаментальных вклада в мировую науку. Первый вклад — «Канон инсоляции Земли », который характеризует климат всех планет Солнечной системы . Второй вклад — объяснение долгосрочных изменений климата Земли , вызванных изменениями положения Земли по отношению к Солнцу , теперь известных как циклы Миланковича . Это частично объяснило ледниковые периоды, происходившие в геологическом прошлом Земли, а также изменения климата на Земле, которые можно ожидать в будущем.
Он основал планетарную климатологию, рассчитав температуры верхних слоев атмосферы Земли, а также температурные условия на планетах внутренней Солнечной системы, Меркурии , Венере , Марсе и Луне , а также толщину атмосферы внешних планет. Он показал взаимосвязь небесной механики и наук о Земле и обеспечил последовательный переход от небесной механики к наукам о Земле и преобразование описательных наук в точные .
Выдающийся профессор прикладной математики и небесной механики в Белградском университете , [2] Миланкович был директором Белградской обсерватории , членом Комиссии 7 по небесной механике Международного астрономического союза и вице-президентом Сербской академии наук и искусств . [3] Начав свою карьеру в качестве инженера-строителя, он сохранил интерес к строительству на протяжении всей своей жизни и работал инженером-строителем и руководителем ряда железобетонных конструкций по всей Югославии . Он зарегистрировал несколько патентов, связанных с этой областью. [3]
Милутин Миланкович родился в деревне Даль , поселении на берегу Дуная в тогдашней Австро-Венгерской империи . Милутин и его сестра-близнец были старшими из семи детей, воспитывавшихся в сербской семье. Их отец был торговцем, землевладельцем и местным политиком, который умер, когда Милутину было восемь лет. В результате Милутина и его братьев и сестер воспитывали его мать, бабушка и дядя. Его три брата умерли от туберкулеза в молодом возрасте. Поскольку его здоровье было нестабильным, Милутин получил начальное образование дома (в «классе без стен»), обучаясь у своего отца Милана, частных учителей и у многочисленных родственников и друзей семьи, некоторые из которых были известными философами, изобретателями и поэтами. Он посещал среднюю школу в соседнем Осиеке , закончив ее в 1896 году.
В октябре 1896 года, в возрасте семнадцати лет, он переехал в Вену, чтобы изучать гражданское строительство в TU Wien , и окончил его в 1902 году с наилучшими оценками. В своих мемуарах Миланкович писал о своих лекциях по инженерии: «Профессор Чубер преподавал нам математику. Каждое его предложение было шедевром строгой логики, без единого лишнего слова, без единой ошибки». После окончания учебы и проведения обязательного года военной службы Миланкович занял денег у дяди, чтобы оплатить дополнительное обучение в TU Wien по специальности «Инженер». Он исследовал бетон и написал теоретическую оценку его как строительного материала. В возрасте двадцати пяти лет его докторская диссертация называлась « Вклад в теорию кривых давления» (Beitrag zur Theorie der Druckkurven), и ее реализация позволила оценить форму и свойства кривых давления при приложении постоянного давления, что очень полезно при строительстве мостов, куполов и опор. [4] Его диссертация была успешно защищена 12 декабря 1904 года; членами экзаменационной комиссии были Иоганн Эмануэль Брик, Йозеф Фингер , Эмануэль Чубер и Людвиг фон Тетмайер . Затем он работал в инженерной фирме в Вене, используя свои знания для проектирования конструкций.
В начале 1905 года Миланкович занялся практической работой и присоединился к фирме Адольфа барона Питтеля Betonbau-Unternehmung в Вене. Он строил плотины, мосты, виадуки, акведуки и другие сооружения из железобетона по всей Австро-Венгрии. Результат был особенно очевиден в необычном проекте [ необходимо разъяснение ] акведука из железобетона для гидроэлектростанции в Себеше , Трансильвания , который Миланкович спроектировал в начале своей карьеры.
Он запатентовал новый тип ребристого потолка из железобетона и опубликовал первую статью о армированном бетоне под названием «Вклад в теорию армированных армированных колонн». Вторую статью по той же теме, основанную на новых результатах, он опубликовал в 1906 году. В 1908 году он опубликовал статью под названием «О мембранах одинаковой оппозиции», в которой он доказывает, что идеальной формой для резервуара с водой с одинаково толстыми стенками является форма капли воды. [5] Его шесть патентов были официально признаны, а его репутация в профессии была огромной, что принесло ему огромное финансовое богатство.
Миланкович продолжал заниматься гражданским строительством в Вене до 1 октября 1909 года, когда он получил предложение от Белградского университета работать доцентом на кафедре прикладной математики , которая включала три основных направления: рациональную , небесную механику и теоретическую физику . Хотя он продолжал заниматься исследованиями различных проблем, связанных с применением железобетона, он решил сосредоточиться на фундаментальных исследованиях.
Миланкович продолжил заниматься проектированием и строительством, когда переехал в Королевство Сербии . В 1912 году Миланкович принял приглашение своего однокурсника из TU Wien и владельца строительной компании Petar Putnik создать проект мостов на скалистых берегах на будущем маршруте железной дороги Ниш - Княжевац , в долине Тимок через ущелье Нишевац. Миланкович, которому эта идея очень понравилась, вскоре составил структурные расчеты для всех мостов с железобетонными арками.
Изучая работы климатолога-современника Юлиуса фон Ганна , Миланкович обратил внимание на важную проблему, которая стала одним из главных объектов его научных исследований: загадочный ледниковый период . [7] Идея возможных астрономически связанных изменений климата была впервые рассмотрена астрономами ( Джон Гершель , 1792–1871), а затем постулирована геологами ( Луи Агассис , 1807–1873). Параллельно было также несколько попыток объяснить изменение климата влиянием астрономических сил (наиболее полной из них была теория, выдвинутая Джеймсом Кроллом в 1875 году). [8] Миланкович изучал работы Жозефа Адемара , чья новаторская теория об астрономическом происхождении ледниковых периодов была формально отвергнута его современниками, и Джеймса Кролла, чья работа была фактически забыта даже после принятия современниками, такими как Чарльз Дарвин . [9] [8] Несмотря на то, что климатологи и геологи имели ценные данные о распределении ледниковых периодов в Альпах , они не смогли обнаружить основные причины, то есть, различная инсоляция Земли в течение прошлых эпох оставалась за пределами этих наук. Но Миланкович решил пойти по их пути и попытаться правильно рассчитать величину таких влияний. Миланкович искал решение этих сложных проблем в области сферической геометрии , небесной механики и теоретической физики .
Он начал работать над ней в 1912 году, после того как понял, что «большая часть метеорологии — это не что иное, как набор бесчисленных эмпирических данных, в основном числовых данных, со следами физики, используемой для объяснения некоторых из них... Математика применялась еще меньше, не более чем элементарное исчисление... Продвинутая математика не играла никакой роли в этой науке...» [10] Его первая работа описывала современный климат на Земле и то, как солнечные лучи определяют температуру на поверхности Земли после прохождения через атмосферу . Он опубликовал первую статью по этой теме под названием «Вклад в математическую теорию климата» в Белграде в апреле 1912 года. [11] Его следующая статья называлась « Распределение солнечной радиации на поверхности Земли » и была опубликована в июне 1913 года. [12] В декабре того же года эту статью прочитал Вильгельм Вин , и вскоре она была опубликована в немецком журнале Annalen der Physik . [13] Он правильно рассчитал интенсивность инсоляции и разработал математическую теорию, описывающую климатические зоны Земли. [14] Его целью была целостная, математически точная теория, связывающая тепловые режимы планет с их движением вокруг Солнца. Он писал: «...такая теория позволила бы нам выйти за рамки прямых наблюдений не только в пространстве, но и во времени... Она позволила бы реконструировать климат Земли, а также его предсказания, а также дала бы нам первые надежные данные о климатических условиях на других планетах».
В 1914 году он опубликовал статью под названием «Проблема астрономической теории ледниковых периодов». [15] 14 июня 1914 года Миланкович женился на Кристине Топузович и отправился в свадебное путешествие в свою родную деревню Даль в Австро-Венгрии, где услышал об убийстве в Сараево , которое стало причиной июльского кризиса . Тем временем Австро-Венгерская империя начала сосредоточивать войска на Балканах недалеко от границы с Королевством Сербии, готовясь к вторжению . В то время он был арестован как гражданин Сербии, и сначала провел шесть недель под домашним арестом, но в конечном итоге был заключен в тюрьму, а затем отправлен в лагерь для военнопленных (K. u. K. Interienirungslager in Nezsider), [16] [17] Венгрия (сегодня Нойзидль-ам-Зее , Австрия). Свой первый день в тюрьме, где он ждал отправки в крепость Эссег в качестве военнопленного, он описал следующими словами:
... Сев на кровать, я осмотрелся и начал синхронизироваться со своим новым социальным положением.... В чемодане у меня были мои печатные работы и мои заметки по космической проблеме, также была чистая бумага, и я начал писать. Было уже далеко за полночь, когда я остановился. Я оглядел комнату, задаваясь вопросом, где я нахожусь. Было такое чувство, будто я нахожусь в придорожной закусочной во время своего путешествия по Вселенной. [16]
Его жена отправилась в Вену, чтобы поговорить с Эмануэлем Чубером , который был его наставником и хорошим другом. [16] Благодаря своим связям профессор Чубер организовал освобождение Миланковича из тюрьмы и разрешение провести свое заключение в Будапеште с правом на работу. После шести месяцев, проведенных в лагере для военнопленных, Миланкович был освобожден 24 декабря 1914 года.
Сразу после прибытия в Будапешт Миланкович встретился с директором Библиотеки Венгерской академии наук Кальманом Сили, который, будучи математиком, с радостью принял Миланковича и позволил ему спокойно работать в библиотеке Академии и Центральном метеорологическом институте. [18] [19] Миланкович провел в Будапеште четыре года, почти всю войну. [18] Он использовал математические методы для изучения современного климата внутренних планет Солнечной системы.
Он разделял общее мнение того времени, что Марс и Венера содержат воду на своей поверхности. Это было логичным мышлением, поскольку на Земле есть вода, на Марсе есть полярные шапки, а на Венере есть белые облака, которые ассоциируются с водяным паром . Это существенно повлияло на его расчеты основных характеристик термического климата этих двух планет. В 1916 году он опубликовал статью под названием «Исследование климата планеты Марс». [20] [21] Он знал размер Марса и его расстояние от Солнца, а также то, что он имеет такую же скорость вращения и ориентацию оси, как Земля. Миланкович подсчитал, что средняя температура в нижних слоях атмосферы на Марсе составляет -45 °C (-49 °F), а средняя температура поверхности составляет -17 °C (1 °F). Также он пришел к выводу, что: «Эта большая разница температур между землей и нижними слоями атмосферы не является неожиданной. Большая прозрачность для солнечной радиации делает климат Марса очень похожим на климат высот нашей Земли». В любом случае, работа Миланковича показала, что на Марсе суровый климат, и успокоила растущий энтузиазм относительно перспективы обнаружения присутствия жидкой воды на поверхности Марса. [22] Он обсуждал возможность жизни на Марсе и скептически относился к тому, что там могут быть сложные формы жизни и растительность . В дополнение к рассмотрению Марса, он имел дело с климатическими условиями, преобладающими на Венере и Меркурии . [23] [22]
По его собственным словам, Миланкович не знал скорости вращения Венеры, ориентации оси, а также толщины и состава атмосферы . Он был знаком с предположением Скиапарелли о том, что Венера имеет медленный период вращения, равный продолжительности ее орбит вокруг Солнца, но он был скептически настроен, поскольку считал, что Венера потеряет свою атмосферу в течение длительного дня из-за воздействия солнечной радиации. В конце концов, он принял спектроскопические наблюдения того времени, которые предполагали более короткий период вращения, аналогичный земному. Поэтому он рассмотрел парниковый эффект (водяной пар) на Венере, рассчитал температуру во внешней границе атмосферы +25 °C (77 °F), верхний слой +54 °C (129 °F), средний слой +70 °C (158 °F) и нижний слой атмосферы +80 °C (176 °F), а также температуру земли +97 °C (207 °F). В своем литературном произведении « Сквозь далекие миры и времена » он описал Венеру следующими словами:
Вот мы и в храме Изиды и Осириса, более великолепном, чем представлял себе сам Шинкель. Из его огромного купола, покрытого нежно-перламутровой мозаикой, белый таинственный свет разливается по интерьеру этого дома. Этот купол, это небо Венеры. Солнца на нем никогда не видно, только серебристое сияние Солнца. Ни одна звезда не мерцает на этом небе; ни один посланник вселенной не достигает этого святилища... Что это? Буря бушует в моей голове, кровеносные сосуды бьют как кувалды, я задыхаюсь. Вы бледны, дорогая мисс, ваши ноги шатаются - вы совсем потеряли сознание... Полубессознательно, я несу вас на руках на нашу Землю...
Он также обсуждал возможность жизни на Венере . Он считал, что тайна этой планеты кроется в ответе на вопрос о ее оси, скорости вращения или о том, как долго длится день на Венере.
Его расчеты температурных условий поверхности на соседней Луне особенно значимы. Миланкович знал, что Луна совершает оборот вокруг своей оси за 27,32 дня, поэтому лунный день на одной стороне Луны длится около 13,5 земных дней. Миланкович подсчитал, что температура после долгой лунной ночи, ранним утром на Луне или перед восходом Солнца над горизонтом составляла −53,8 °C (−64,8 °F). В полдень она поднимается на +97 °C (207 °F), а затем достигает максимального значения через один земной день +100,5 °C (212,9 °F). На закате температура падает до −8,8 °C (16,2 °F). По словам Миланковича, ночью происходит внезапное похолодание.
С 1912 по 1917 год он написал и опубликовал семь статей по математическим теориям климата как на Земле, так и на других планетах. Он сформулировал точную численную климатологическую модель с возможностью реконструкции прошлого и предсказания будущего и создал астрономическую теорию климата как обобщенную математическую теорию инсоляции. Когда эти важнейшие проблемы теории были решены и была заложена прочная основа для дальнейшей работы, Миланкович закончил рукопись под названием Mathematische Grundlagen der kosmischen Strahlungslehre , которую он отправил своему наставнику профессору Цуберу в Вену в конце 1917 года. Цубер связался с издательством в Лейпциге , но поскольку в начале 1918 года возникла нехватка бумаги, печать книги была отменена. Тем временем Миланкович нашел постоянную работу в 1918 году в качестве инженера в строительной компании в Будапеште.
После Первой мировой войны Австро-Венгерская империя распалась, и на ее обломках образовались новые государства: Королевство сербов, хорватов и словенцев , Австрийская Республика , Королевство Венгрия и Чехословацкая Республика . Миланкович вернулся из Будапешта в Белград со своей семьей после трехдневного путешествия на пароходе «Гизелла» 19 марта 1919 года. [16] Он продолжил свою профессорскую карьеру, став штатным профессором Белградского университета. Миланкович затем, с помощью профессора Ивана Джая , подготовил французский текст этой работы, и она была опубликована под названием «Theorie mathématique des phénomènes thermiques produits par la radiation solaire» ( Математическая теория тепловых явлений, производимых солнечным излучением ) в 1920 году в издании Югославской академии наук и искусств (сегодня HAZU ) в Загребе и Готье-Виллара в Париже . [18] [24] [25] В том же году он был избран членом-корреспондентом Сербской королевской академии наук в Белграде и Югославской академии наук и искусств в Загребе. [26] [27]
В результате Гражданской войны в России , с прибытием русских ученых-эмигрантов, кадровая база философского факультета Белградского университета была расширена. Так, с 1920 года Антон Билимович (1879–1970), выдающийся ученый, приехавший из Одессы , взял на себя лекции по рациональной механике, а с 1925 года лекции по теоретической физике и теории векторов взял на себя новоизбранный доцент Вацлав С. Ярдецкий (1896–1962). Между двумя войнами Миланкович преподавал небесную механику и иногда теорию относительности, а после Второй мировой войны до 1955 года, когда он вышел на пенсию, он преподавал небесную механику и историю астрономии.
Работы Миланковича по астрономическим объяснениям ледниковых периодов, особенно его кривая инсоляции за последние 130 000 лет, получили поддержку климатолога Владимира Кеппена и геофизика Альфреда Вегенера . Кеппен отметил полезность теории Миланковича для палеоклиматологических исследователей. 22 сентября 1922 года Миланкович получил письмо от Кеппена, который просил его расширить свои исследования со 130 000 лет до 600 000 лет. Он принял предложение Кеппена о том, что прохладное лето является решающим фактором для оледенения , и согласился рассчитать вековой прогресс инсоляции Земли на внешней границе атмосферы за последние 650 000 лет для параллелей 55°, 60° и 65° северной широты, где произошли самые важные события четвертичных оледенений . [8] После разработки математического аппарата, позволяющего ему вычислять инсоляцию на любой заданной географической широте и для любого годового сезона, Миланкович был готов начать реализацию математического описания климата Земли в прошлом. Миланкович провел 100 дней, выполняя вычисления, и подготовил график изменений солнечной радиации на географических широтах 55°, 60° и 65° северной широты за последние 650 000 лет. [28] Миланкович в своих ранних работах использовал астрономические значения Стоквелла -Пильграма. [15]
Эти кривые показывали изменения инсоляции, которые коррелировали с четырьмя известными в то время альпийскими оледенениями ( Гюнц , Миндель , Рисс и Вюрм ). Кеппен считал, что теоретический подход Миланковича к солнечной энергии был логичным подходом к проблеме. Его солнечная кривая была представлена в работе под названием « Климаты геологического прошлого », опубликованной Владимиром Кеппеном и его зятем Альфредом Вегенером в 1924 году. [29] [30] В сентябре того же года он посетил лекцию, прочитанную Альфредом Вегенером на Конгрессе немецких натуралистов в Инсбруке . [31] В том же году он был избран действительным членом Сербской королевской академии наук. Метеорологическая служба Королевства Югославия стала членом Международной метеорологической организации — ИМО (основана в Брюсселе в 1853 году и в Вене в 1873 году) как предшественницы нынешней Всемирной метеорологической организации , ВМО. Миланкович в течение многих лет был там представителем Королевства Югославия.
Миланкович поместил Солнце в центр своей теории, как единственный источник тепла и света в Солнечной системе. Он рассмотрел три циклических движения Земли: эксцентриситет (100 000-летний цикл — Иоганн Кеплер , 1609), наклон оси (41 000-летний цикл — от 22,1° до 24,5°) и прецессию (23 000-летний цикл — Гиппарх , 130 г. до н. э.). Каждый цикл работает в разных временных масштабах и каждый влияет на количество солнечной энергии, получаемой планетами. Такие изменения в геометрии орбиты приводят к изменениям в инсоляции — количестве тепла, получаемом любой точкой на поверхности планеты. Эти орбитальные изменения , на которые влияет гравитация Луны , Солнца, Юпитера и Сатурна , составляют основу цикла Миланковича . [32]
Между 1925 и 1928 годами Миланкович написал научно-популярную книгу « Сквозь далекие миры и времена» в форме писем к анонимной женщине. [33] В работе обсуждается история астрономии, климатологии и науки посредством серии воображаемых визитов в различные точки пространства и времени автора и его неназванного спутника, охватывающих формирование Земли, прошлые цивилизации, известных мыслителей древности и эпохи Возрождения и их достижения, а также работы его современников, Кеппена и Вегенера. В «письмах» Миланкович расширил некоторые из своих собственных теорий по астрономии и климатологии и описал сложные проблемы небесной механики в упрощенной форме.
14 декабря 1926 года Кеппен предложил Миланковичу расширить свои расчеты до миллиона лет и отправить результаты Бартелю Эберлу, геологу, изучавшему бассейн Дуная, поскольку исследования Эберла обнаружили некоторые свидетельства предыдущих ледниковых периодов, имевших место более 650 000 лет назад. Эберл опубликовал все это в Аугсбурге в 1930 году вместе с кривыми Миланковича. В 1927 году Миланкович получил предложение от Кеппена о сотрудничестве в работе над Справочником по климатологии (Handbuch der Klimatologie), который редактировал сам Кеппен. В том же году Миланкович попросил своего коллегу и друга Воислава Мишковича поучаствовать в работе и рассчитать астрономические значения на основе метода Леверье . Мишкович был известным астрономом из обсерватории Ниццы , который стал главой Астрономической обсерватории Белградского университета и профессором теоретической и практической астрономии. [31] Спустя почти три года Мишкович и его сотрудники завершили расчет астрономических величин на основе метода Леверье и с использованием масс планет, известных в то время. [34] Миланкович использовал эти величины в своих более поздних работах. [15] Впоследствии Миланкович написал вводную часть « Математической науки о климате и астрономической теории изменений климата » ( Mathematische Klimalehre und Astronomische Theorie der Klimaschwankungen ), опубликованную Кёппеном ( Справочник по климатологии ; Handbuch der Klimalogie Band 1 ) в 1930 году на немецком языке и переведенную на русский язык в 1939 году. [15]
В 1935 году Миланкович опубликовал книгу «Небесная механика» . [35] [36] В этом учебнике векторное исчисление систематически использовалось для решения задач небесной механики. [37] Его оригинальный вклад в небесную механику называется системой векторных элементов планетарных орбит Миланковича. Он свел шесть эллиптических элементов Лагранжа — Лапласа к двум векторам, определяющим механику планетарных движений. Первый определяет плоскость орбиты планеты, направление вращения планеты и параметр эллипса орбиты; второй определяет ось орбиты в ее плоскости и эксцентриситет орбиты. Применяя эти векторы, он значительно упростил вычисления и напрямую получил все формулы классической теории вековых возмущений . Миланкович простым, но оригинальным способом впервые вывел закон тяготения Ньютона из законов Кеплера. Затем Миланкович занялся рассмотрением задач двух и многих тел небесной механики.
Он применил векторное исчисление из квантовой механики к небесной механике. [38]
Тем временем в 1936 году он посетил Третий симпозиум Международного союза по исследованию четвертичного периода (INQUA) в Вене. [31]
В период с 1935 по 1938 год Миланкович рассчитал, что ледяной покров зависит от изменений инсоляции. Ему удалось определить математическую связь между летней инсоляцией и высотой снеговой линии. [15] Таким образом он определил увеличение снега, которое произойдет в результате любого данного изменения летней инсоляции. Он опубликовал свои результаты в исследовании « Новые результаты астрономической теории изменений климата » в 1938 году. [15] Геологи получили график, представляющий граничные высоты ледяного покрова для любого периода времени за последние 600 000 лет. Андре Берже и Жак Ласкар позже развили эту теорию дальше.
Беседы с Вегенером , автором теории дрейфа континентов , пробудили в Миланковиче интерес к недрам Земли и движению полюсов, поэтому он сказал своему другу, что будет исследовать полярные блуждания. В ноябре 1929 года Миланкович получил приглашение от профессора Бено Гутенберга из Дармштадта поучаствовать в работе над десятитомным справочником по геофизике и опубликовать свои взгляды на проблему вековых изменений полюсов вращения Земли. В своей научной работе Вегенер представил обширные эмпирические доказательства «великих событий» в прошлом Земли. Однако одним из главных открытий, которое особенно занимало Вегенера, а затем и Миланковича, было открытие больших запасов угля на островах Шпицберген в Северном Ледовитом океане , которые не могли образоваться на нынешней широте этих островов. Тем временем Вегенер умер в ноябре 1930 года во время своей четвертой экспедиции в Гренландию . [39] Миланкович убедился, что континенты «плавают» на несколько жидкой подповерхности и что положение континентов по отношению к оси вращения влияет на центробежную силу вращения и может нарушить равновесие оси и заставить ее двигаться. [40] Трагедия Вегенера дополнительно мотивировала Миланковича настойчиво продолжать решать проблему полярных блужданий.
Миланкович начал работать над проблемой формы Земли и положения полюсов Земли в 1932 и 1933 годах по предложению Альфреда Вегенера. Землю в целом он рассматривал как жидкое тело , которое в случае кратковременных сил ведет себя как твердое тело , но под воздействием ведет себя как упругое тело . [41] Используя векторный анализ, он создал математическую модель Земли для создания теории векового движения земных полюсов. Он вывел уравнение вековой траектории земного полюса, а также уравнение движения полюса по этой траектории. Его уравнение, также известное как теорема Миланковича, имеет вид v = c grad Ω . [42]
Уравнения далее привели к определению 25 наиболее характерных точек с траекториями полюсов для обоих полушарий. Этот математический расчет привел Миланковича к 16 важным точкам из прошлого, которые являются частями ранних исследований; 8 точек дали начало будущим исследованиям. Он нарисовал карту пути полюсов за последние 300 миллионов лет и заявил, что изменения происходят в интервале от 5 миллионов лет (минимум) до 30 миллионов лет (максимум). [43] Он обнаружил, что вековая траектория полюса зависит только от конфигурации земной внешней оболочки и мгновенного положения полюса на ней, точнее от геометрии массы Земли. [44] На этой основе он смог вычислить вековую траекторию полюса. Кроме того, на основе модели Миланковича континентальные блоки погружаются в свою лежащую под ними «жидкую» основу и скользят вокруг, «стремясь достичь» изостатического равновесия . [45] В своем заключении по этой проблеме он писал: Для внеземного наблюдателя смещение полюса происходит таким образом, что ... ось Земли сохраняет свою ориентацию в пространстве, но земная кора смещается на своем субстрате. [46] Миланкович опубликовал свою работу по этой теме под названием «Численная траектория вековых изменений вращения полюса» в Белграде в 1932 году.
Миланкович написал четыре раздела «Справочника по геофизике» Гутенберга (Handbuch der Geophysik):
Доклад о кажущемся смещении полюсов был прочитан на конгрессе балканских математиков в Афинах в 1934 году. В том же году прочел в Белграде доклад, посвященный работе Альфреда Вегенера, под названием « Смещение полюсов Земли — память Альфреду Вегенеру» , который также был опубликован под тем же названием. Безвременная смерть Вегенера положила конец их сотрудничеству по этой теме.
Работа Миланковича по этой теме подверглась критике с самого начала. [47] Траектория перемещения полюсов Миланковича стала предметом обсуждения после Второй мировой войны. [48] В 1950-х годах палеомагнитные данные показали результаты, отличные от теоретических числовых значений Миланковича для траектории перемещения полюсов. [49] Однако развитие новой научной дисциплины в геофизике, известной как палеомагнетизм, привело к ключевым доказательствам на основе изучения записей магнитного поля Земли в горных породах за геологическое время. Палеомагнитные доказательства, как инверсии , так и данные о перемещении полюсов, привели к возрождению теорий дрейфа континентов и их трансформации в тектонику плит .
Чтобы собрать воедино свои научные работы по теории солнечного излучения, разбросанные по многим книгам и статьям, Миланкович начал работу всей своей жизни в 1939 году. [50] [34] Этот том назывался «Канон инсоляции Земли и его применение к проблеме ледниковых периодов», он охватывал почти три десятилетия своих исследований, включая большое количество формул, расчетов и схем, а также суммировал универсальные законы, с помощью которых можно было объяснить циклические изменения климата — его одноименные циклы Миланковича . [51]
Миланкович потратил два года на составление и написание «Канона». Рукопись была сдана в печать 2 апреля 1941 года — за четыре дня до нападения нацистской Германии и ее союзников на Королевство Югославия . Во время бомбардировки Белграда 6 апреля 1941 года типография, где печаталась его работа, была уничтожена; однако почти вся отпечатанная бумага осталась неповрежденной на складе типографии. После успешной оккупации Сербии 15 мая 1941 года к Миланковичу в его дом пришли два немецких офицера и студента-геолога и передали привет от профессора Вольфганга Зёргеля из Фрайбурга . Миланкович передал им единственный полный печатный экземпляр «Канона» для отправки Зёргелю, чтобы убедиться, что его работа будет сохранена. Миланкович не принимал участия в работе университета во время оккупации, а после войны был восстановлен в должности профессора.
«Канон» был издан в 1941 году [52] Королевской сербской академией , объёмом 626 страниц ин-кварто, и был напечатан на немецком языке как «Kanon der Erdbestrahlung und seine Anwendung auf das Eiszeitenproblem». [52] Названия шести частей книги:
Во время немецкой оккупации Сербии с 1941 по 1944 год Миланкович отошел от общественной жизни и решил написать «историю своей жизни и работы», выходящую за рамки научных вопросов, включая его личную жизнь и любовь к отцу, который умер в юности. Его автобиография была опубликована после войны под названием «Воспоминания, переживания и видение» в Белграде в 1952 году. [53]
После войны, в 1947 году, единственный сын Миланковича эмигрировал из новой коммунистической Югославии через Париж , Лондон и Египет в Австралию . Миланкович больше никогда не увидит своего сына, и единственным способом переписки между ними будут письма. Миланкович был вице-президентом Сербской академии наук (1948–1958). В 1948 году в Цюрихе прошла Генеральная ассамблея Международного астрономического союза . [54] Миланкович указан как член Комиссии 7 по небесной механике, а «В. Мишкович» — как член Комиссии 19 по изменению широты и Комиссии 20 по малым планетам. [55] В течение короткого периода он был главой Белградской обсерватории (1948–1951). В то время началась холодная война между ядерными державами . В 1953 году он был на Конгрессе Международного союза по исследованию четвертичного периода (INQUA), состоявшемся в Риме . [56] В том же году он стал членом Итальянского института палеонтологии . В ноябре 1954 года, спустя пятьдесят лет после получения своего первоначального диплома, он получил диплом Золотого доктора от Технического университета Вены. В 1955 году он также был избран в Немецкую академию естествоиспытателей «Леопольдина» в Галле , Саксония-Анхальт .
В то же время Миланкович начал публиковать многочисленные книги и учебники по истории науки, в том числе «Исаак Ньютон и «Начала» Ньютона» (1946), «Основатели естествознания: Пифагор – Демокрит – Аристотель – Архимед» (1947), «История астрономии – от ее истоков до 1727 года» (1948), «Сквозь империю науки – образы из жизни великих ученых» (1950), «Двадцать два века химии» (1953) и «Технологии в древние времена» (1955).
В 1955 году Миланкович ушел на пенсию с должности профессора небесной механики и истории астрономии в Белградском университете. В том же году он опубликовал свою последнюю работу, которая не относится к естественным наукам, а относится к его первоначальной профессии инженера-строителя. Работа называлась « Вавилонская башня современных технологий» . В этой работе Миланкович рассчитал самое высокое здание, возможное на нашей Земле. Он был вдохновлен работой Питера Брейгеля Старшего « Вавилонская башня» (более старая версия в Вене). Здание будет иметь радиус основания 112,84 км и высоту 21646 м. Поскольку здание проникает в Землю на 1,4 км, оно будет иметь высоту 20,25 км над поверхностью Земли. На самом верху будет широкая платформа для метеорологической и астрономической станции.
В сентябре 1957 года Милютин перенес инсульт и умер в Белграде в 1958 году . [57] Он похоронен на семейном кладбище в Дале . [ требуется цитата ]
После смерти Миланковича большая часть научного сообщества стала оспаривать его «астрономическую теорию» и больше не признавала результаты его исследований. Но спустя десять лет после его смерти и пятьдесят лет с момента первой публикации теория Миланковича снова была принята к рассмотрению. Его книга была переведена на английский язык под названием «Канон инсоляции проблемы ледникового периода» в 1969 году Израильской программой научных переводов и опубликована Министерством торговли США и Национальным научным фондом в Вашингтоне, округ Колумбия [58]
Вначале признание приходило медленно, но позже было доказано, что теория точна. Проект CLIMAP (Climate: Long Range Investigation, Mapping and Production) наконец разрешил спор и доказал теорию циклов Миланковича. В 1972 году ученые составили временную шкалу климатических событий за последние 700 000 лет из глубоководных кернов. Они провели анализ кернов и четыре года спустя пришли к выводу, что за последние 500 000 лет климат менялся в зависимости от наклона оси вращения Земли и ее прецессии . [59] В 1988 году новый крупный проект COHMAP (Cooperative Holocene Mapping Project) реконструировал закономерности глобального изменения климата за последние 18 000 лет, снова продемонстрировав ключевую роль астрономических факторов. [60] В 1989 году проект SPECMAP (Проект спектрального картирования) показал, что изменения климата являются реакцией на изменения солнечной радиации каждого из трех астрономических циклов. [61]
В 1999 году было показано, что изменения изотопного состава кислорода в отложениях на дне океана следуют теории Миланковича. [62] [63] Существуют и другие недавние исследования, которые указывают на справедливость первоначальной теории Миланковича. [64] Хотя орбитальное воздействие на климат Земли общепризнанно, подробности того, как изменения инсоляции, вызванные орбитой, влияют на климат, являются предметом споров. [ необходима ссылка ]
Миланкович написал две статьи по теории относительности. Он написал свою первую статью «О теории эксперимента Майкельсона» в 1924 году. Он проводил исследования в этой теории с 1912 года. Его статьи по этому вопросу были посвящены специальной теории относительности, и обе они посвящены эксперименту Майкельсона (теперь известному как эксперимент Майкельсона–Морли ), который дал веские доказательства против теории эфира . В свете эксперимента Майкельсона он обсуждал справедливость второго постулата специальной теории относительности , что скорость света одинакова в каждой системе отсчета. [65]
Миланкович предложил пересмотренный юлианский календарь в 1923 году. [66] [67] [68] Он сделал столетние годы високосными, если деление на 900 давало остаток 200 или 600, в отличие от григорианского правила, которое требовало, чтобы деление на 400 не давало остатка. (В обеих системах годы 2000 и 2400 являются високосными.) В мае 1923 года съезд некоторых восточно-православных церквей принял календарь; [69] [70] однако, только удаление 1–13 октября 1923 года и пересмотренный алгоритм високосного года были приняты рядом восточно-православных церквей. Даты Пасхи и связанных с ней святых дней по-прежнему вычисляются с использованием юлианского календаря. Во время предложения Миланковича подозревали, что период вращения Земли может быть непостоянным, но только с развитием кварцевых и атомных часов, начавшимся в 1930-х годах, это удалось доказать и количественно оценить. [71] Изменение периода вращения Земли является главной причиной долговременной неточности как в Григорианском, так и в Пересмотренном Юлианском календарях. [72]
25 июня 1923 года он был награжден орденом Святого Саввы 3-й степени. В 1925 году он был награжден тунисским орденом Ничан Ифтихар 3-й степени. В 1929 году он был награжден по представлению Министерства финансов орденом Белого Орла 5-й степени. В 1935 году он был награжден греческой наградой - Крестом командира батальона «Феникс» . 20 декабря 1938 года он был награжден Королевским орденом Югославской короны 3-й степени. В 1965 году Академия наук Советского Союза назвала ударный кратер на обратной стороне Луны именем Миланковича , что позднее было подтверждено на 14-й Генеральной ассамблее МАС в 1970 году. Его имя также было присвоено кратеру на Марсе на 15-й Генеральной ассамблее МАС в 1973 году. С 1993 года Европейское геофизическое общество (с 2003 года именуемое EGU ) вручает медаль Милютина Миланковича за вклад в области долгосрочного климата и моделирования. [73] [74] Астероид главного пояса, открытый в 1936 году, также был назван 1605 Миланкович . В NASA , в их издании « На плечах гигантов », Миланкович был включен в число пятнадцати лучших умов всех времен в области наук о Земле. [75]
Миланкович был большим поклонником Николы Теслы . От имени пяти академиков Милутин Миланкович написал рекомендацию об избрании Николы Теслы действительным членом Королевской Сербской академии, что и было сделано на торжественном заседании 7 марта 1937 года. [76]
{{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )