John Couch Adams - John Couch Adams

John Couch Adams

John Couch Adams 1870er Jahre.jpg
Adams c.  1870
Geboren ( 1819-06-05 )5. Juni 1819
Laneast, Cornwall , Vereinigtes Königreich
Ist gestorben 21. Januar 1892 (1892-01-21)(72 Jahre)
Cambridge Observatorium
Cambridgeshire , England
Auszeichnungen Smiths Prize (1843)
Copley-Medaille (1848)
Goldmedaille der Royal Astronomical Society (1866)
Wissenschaftlicher Werdegang
Felder Mathematik
Astronomie
Institutionen Universität St. Andrews
Universität Cambridge
Akademische Berater John Hymers
Einflüsse Isaac Newton

John Couch Adams FRS FRSE FRAS LLD ( / k / ; 5. Juni 1819 - 21. Januar 1892) war ein britischer Mathematiker und Astronom . Er wurde in Laneast , in der Nähe von Launceston, Cornwall geboren und starb in Cambridge .

Seine berühmteste Leistung war die Vorhersage der Existenz und Position von Neptun nur mit Hilfe der Mathematik . Die Berechnungen wurden durchgeführt, um Diskrepanzen mit der Bahn von Uranus und den Gesetzen von Kepler und Newton zu erklären . Zur gleichen Zeit, aber einander unbekannt, wurden die gleichen Berechnungen von Urbain Le Verrier angestellt . Le Verrier schickte seine Koordinaten an den Berliner Observatoriumsastronomen Johann Gottfried Galle , der die Existenz des Planeten am 23. September 1846 bestätigte und ihn innerhalb von 1° von Le Verriers vorhergesagter Position fand. (Es gab und gibt bis zu einem gewissen Grad immer noch einige Kontroversen über die Aufteilung der Anerkennung für die Entdeckung; siehe Entdeckung des Neptun .)

Adams war von 1859 bis zu seinem Tod Lowndean Professor an der University of Cambridge . Er gewann 1866 die Goldmedaille der Royal Astronomical Society . 1884 nahm er als Delegierter für Großbritannien an der International Meridian Conference teil .

Ein Krater auf dem Mond ist gemeinsam nach ihm, Walter Sydney Adams und Charles Hitchcock Adams benannt . Neptuns äußerster bekannter Ring und der Asteroid 1996 Adams sind ebenfalls nach ihm benannt. Der Adams-Preis , der von der University of Cambridge verliehen wird, erinnert an seine Vorhersage der Position von Neptun. Seine persönliche Bibliothek befindet sich in der Cambridge University Library .

Frühen Lebensjahren

John Couch Adams

Adams wurde auf Lidcot, einer Farm in Laneast , in der Nähe von Launceston, Cornwall , als ältestes von sieben Kindern geboren. Seine Eltern waren Thomas Adams (1788–1859), ein armer Pächter , und seine Frau Tabitha Knill Grylls (1796–1866). Die Familie waren fromme Wesleyaner , die Musik genossen und unter Johns Brüdern wurde Thomas Missionar, George Farmer und William Grylls Adams , Professor für Naturphilosophie und Astronomie am King's College London . Tabitha war eine Bauerntochter, hatte aber eine rudimentäre Ausbildung von John Couch, ihrem Onkel, erhalten, dessen kleine Bibliothek sie geerbt hatte. John war schon in jungen Jahren von den Astronomiebüchern fasziniert.

John besuchte die Dorfschule von Laneast, wo er Griechisch und Algebra lernte . Von dort ging er im Alter von zwölf Jahren nach Devonport , wo der Cousin seiner Mutter, Rev. John Couch Grylls, eine Privatschule unterhielt. Dort lernte er Klassiker , war aber weitgehend Autodidakt in Mathematik , studierte in der Bibliothek des Devonport Mechanics' Institute und las Rees' Cyclopædia und Samuel Vince 's Fluxions . Er beobachtete den Halleyschen Kometen 1835 von Landulph aus und begann im folgenden Jahr, seine eigenen astronomischen Berechnungen, Vorhersagen und Beobachtungen anzustellen und nahm Privatunterricht, um seine Aktivitäten zu finanzieren.

1836 erbte seine Mutter ein kleines Anwesen in Badharlick und sein Versprechen als Mathematiker veranlasste seine Eltern, ihn an die University of Cambridge zu schicken . Im Oktober 1839 trat er als Sizar am St. John's College ein und schloss 1843 seinen BA als Senior Wrangler und erster Smith's Prizewinner seines Jahres ab.

Entdeckung von Neptun

Im Jahr 1821 hatte Alexis Bouvard astronomische Tabellen der Umlaufbahn von Uranus veröffentlicht , die Vorhersagen zukünftiger Positionen basierend auf Newtons Bewegungs- und Gravitationsgesetzen machten . Nachfolgende Beobachtungen ergaben erhebliche Abweichungen von den Tabellen, was Bouvard zu der Hypothese eines störenden Körpers veranlasste. Adams erfuhr von den Unregelmäßigkeiten noch während seines Studiums und wurde von der "Störungstheorie" überzeugt. Adams glaubte trotz allem, was zuvor versucht worden war, dass er die beobachteten Daten über Uranus verwenden und nichts weiter als das Newtonsche Gravitationsgesetz verwenden konnte, um die Masse , Position und Umlaufbahn des störenden Körpers abzuleiten . Am 3. Juli 1841 gab er seine Absicht bekannt, an dem Problem zu arbeiten.

Neptun

Nach seinem Abschlussexamen im Jahr 1843 wurde Adams zum Fellow seines Colleges gewählt und verbrachte die Sommerferien in Cornwall, um die erste von sechs Iterationen zu berechnen. Während er in Cambridge an dem Problem arbeitete, unterrichtete er Studenten, schickte Geld nach Hause, um seine Brüder auszubilden, und brachte sogar seinem Bettenmacher das Lesen bei.

Offenbar hat Adams Mitte September 1845 James Challis , dem Direktor des Cambridge Observatory , seine Arbeit mitgeteilt , aber es gibt einige Kontroversen darüber, wie. Am 21. Oktober 1845 besuchte Adams, der ohne Termin von einem Cornwall-Urlaub zurückkehrte, zweimal den Astronomen Royal George Biddell Airy in Greenwich . Da Adams ihn nicht zu Hause finden konnte, hinterließ er angeblich ein Manuskript seiner Lösung, wiederum ohne die detaillierten Berechnungen. Airy antwortete mit einem Brief an Adams mit der Bitte um Klärung. Es scheint, dass Adams die Frage nicht als "trivial" betrachtete, wie oft behauptet wird, aber er versäumte es, eine Antwort zu geben. Über Adams' Versäumnis zu antworten, wurden verschiedene Theorien diskutiert, wie etwa seine allgemeine Nervosität, Zaudern und Desorganisation.

Unterdessen legte Urbain Le Verrier am 10. November 1845 der Académie des sciences in Paris eine Abhandlung über Uranus vor, die zeigte, dass die bereits existierende Theorie seine Bewegung nicht erklären konnte. Beim Lesen von Le Verriers Memoiren war Airy von dem Zufall überrascht und leitete einen verzweifelten Wettlauf um die englische Priorität bei der Entdeckung des Planeten ein. Die Suche wurde am 29. Juli mit einer mühsamen Methode begonnen. Erst nachdem die Entdeckung von Neptun am 23. September 1846 in Paris bekannt gegeben worden war, wurde klar, dass Neptun am 8. und 12. August beobachtet worden war, aber weil Challis keine aktuelle Sternenkarte hatte, wurde er nicht als Planet erkannt.

In Frankreich und England entstand eine heftige Kontroverse über die Verdienste der beiden Astronomen. Als die Tatsachen bekannt wurden, wurde allgemein anerkannt, dass die beiden Astronomen das Problem des Uranus unabhängig voneinander gelöst hatten, und jedem wurde die gleiche Bedeutung zugeschrieben. Es gab jedoch spätere Behauptungen, dass "The Brits Stole Neptun" und dass die britischen Zeitgenossen Adams ihm im Nachhinein mehr Ehre zuschrieben, als ihm gebührt. Es ist jedoch auch bemerkenswert (und nicht in einigen der vorstehenden Diskussionsreferenzen enthalten), dass Adams selbst Le Verriers Priorität und Anerkennung öffentlich anerkannt hat (nicht zu vergessen die Rolle von Galle) in dem Papier, das er "On the Perturbations of Uranus" gab. an die Royal Astronomical Society im November 1846:

Ich erwähne diese Daten nur, um zu zeigen, dass meine Ergebnisse unabhängig und vor der Veröffentlichung der von Herrn Le Verrier erzielt wurden, und nicht in der Absicht, seinen gerechten Anspruch auf die Ehre der Entdeckung zu beeinträchtigen; denn es besteht kein Zweifel, dass seine Forschungen zuerst der Welt bekannt wurden und zur tatsächlichen Entdeckung des Planeten durch Dr. Galle führten, so dass die oben angeführten Tatsachen die Ehre, die M. Le Verrier.

Adams hegte keine Bitterkeit gegenüber Challis oder Airy und räumte ein, dass er die astronomische Welt nicht überzeugen konnte:

Ich konnte jedoch nicht erwarten, dass praktische Astronomen, die bereits mit wichtigen Arbeiten voll beschäftigt waren, den Ergebnissen meiner Untersuchungen so viel Vertrauen entgegenbringen würden wie ich selbst.

Arbeitsstil

Sein Laienstipendium am St. John's College endete 1852, und die bestehenden Statuten erlaubten seine Wiederwahl nicht. Das Pembroke College , das größere Freiheiten besaß, wählte ihn jedoch im folgenden Jahr zu einer Laiengemeinschaft, die er für den Rest seines Lebens innehatte. Trotz des Ruhms seiner Arbeit über Neptun leistete Adams auch wichtige Arbeiten zur Gravitationsastronomie und zum Erdmagnetismus. Er war besonders geschickt in feinen numerischen Berechnungen und nahm die Beiträge seiner Vorgänger oft erheblich überarbeitet. Er war jedoch "außerordentlich wettbewerbsunfähig, widerstrebte der Veröffentlichung unvollkommener Werke, um Debatten anzuregen oder Priorität zu beanspruchen, lehnte Korrespondenz darüber ab und war in praktischen Angelegenheiten vergesslich". Es wurde vermutet, dass dies Symptome des Asperger-Syndroms sind, die zusätzlich zu seinen Schwierigkeiten in der persönlichen Interaktion mit Challis und Airy auch mit den "wiederholten Verhaltensweisen und eingeschränkten Interessen" übereinstimmen, die zur Durchführung der Neptun-Berechnungen erforderlich sind.

1852 veröffentlichte er neue und genaue Tabellen der Mondparallaxe , die die von Johann Karl Burckhardt ersetzten , und lieferte Korrekturen zu den Theorien von Marie-Charles Damoiseau , Giovanni Antonio Amedeo Plana und Philippe Gustave Doulcet .

Er hatte gehofft, dass diese Arbeit ihn in den freien Posten als Superintendent des HM Nautical Almanac Office bringen würde, aber John Russell Hind wurde bevorzugt, da Adams die notwendigen Fähigkeiten als Organisator und Verwalter fehlte.

Mondtheorie — Säkulare Beschleunigung des Mondes

Seit der Antike wurde die mittlere Bewegungsgeschwindigkeit des Mondes relativ zu den Sternen als konstant angesehen, aber 1695 hatte Edmond Halley vorgeschlagen, dass diese mittlere Geschwindigkeit allmählich zunimmt. Später, während des achtzehnten Jahrhunderts, schätzte Richard Dunthorne die Rate auf +10" (Bogensekunden / 2. Jahrhundert ) in Bezug auf den resultierenden Unterschied in der Mondlänge, ein Effekt, der als säkulare Beschleunigung des Mondes bekannt wurde . Pierre-Simon Laplace hatte gab eine Erklärung in Bezug auf Änderungen der Exzentrizität der Erdbahn im Jahr 1787. Er betrachtete nur die radiale Gravitationskraft von Sonne und Erde auf den Mond , erzielte jedoch eine enge Übereinstimmung mit den historischen Aufzeichnungen der Beobachtungen.

Auf Drängen der Académie des sciences griffen Damoiseau, Plana und Francesco Carlini 1820 die Arbeit von Laplace erneut auf, untersuchten quadratische und störende Terme höherer Ordnung und erzielten ähnliche Ergebnisse, wobei wiederum nur eine radiale und tangentiale Gravitationskraft auf die Mond. Hansen erzielte 1842 und 1847 ähnliche Ergebnisse.

Im Jahr 1853 veröffentlichte Adams eine Arbeit, die zeigt, dass tangentiale Terme zwar in der Theorie erster Ordnung von Laplace verschwinden, aber substantiell werden, wenn quadratische Terme zugelassen werden. Kleine Begriffe, die in die Zeit integriert sind , haben große Auswirkungen und Adams kam zu dem Schluss, dass Plana die säkulare Beschleunigung um ungefähr 1,66" pro Jahrhundert überschätzt hatte.

Zunächst lehnte Le Verrier die Ergebnisse von Adams ab. 1856 gab Plana die Schlussfolgerungen von Adams zu und behauptete, seine eigene Analyse revidiert zu haben und zu den gleichen Ergebnissen gekommen zu sein. Er widerrief jedoch bald und veröffentlichte ein drittes Ergebnis, das sich sowohl von Adams' als auch von Planas eigener früherer Arbeit unterschied. Delaunay berechnete 1859 den Term vierter Ordnung und duplizierte das Ergebnis von Adams, was dazu führte, dass Adams seine eigenen Berechnungen für die Terme fünfter, sechster und siebter Ordnung veröffentlichte. Adams berechnete nun, dass nur 5,7" der beobachteten 11" auf Gravitationseffekte zurückzuführen sind. Später in diesem Jahr veröffentlichte Philippe Gustave Doulcet, Comte de Pontécoulant, eine Behauptung, dass die Tangentialkraft keine Wirkung haben könne, obwohl Peter Andreas Hansen , der sich anscheinend in die Rolle des Schiedsrichters gedrängt hat , erklärte, dass die Beweislast bei Pontécoulant liege, während beklagt die Notwendigkeit, einen weiteren Effekt zu entdecken, um den Saldo zu erklären. Ein Großteil der Kontroverse drehte sich um die Konvergenz der verwendeten Potenzreihenentwicklung , und 1860 duplizierte Adams seine Ergebnisse, ohne eine Potenzreihe zu verwenden. Sir John Lubbock verdoppelte auch die Ergebnisse von Adams und Plana stimmte schließlich zu. Adams' Ansicht wurde schließlich akzeptiert und weiterentwickelt, was ihm 1866 die Goldmedaille der Royal Astronomical Society einbrachte. Es ist heute bekannt, dass die unerklärliche Drift auf die Gezeitenbeschleunigung zurückzuführen ist .

1858 wurde Adams Professor für Mathematik an der University of St Andrews , hielt jedoch nur eine Sitzung lang Vorlesungen, bevor er für die Lowndean-Professur für Astronomie und Geometrie nach Cambridge zurückkehrte. Zwei Jahre später folgte er Challis als Direktor des Cambridge Observatory , ein Amt, das Adams bis zu seinem Tod innehatte.

Die Leoniden

Der große Leoniden-Duschsturm von 1833

Der große Meteoritenschauer vom November 1866 lenkte seine Aufmerksamkeit auf die Leoniden , deren wahrscheinlicher Weg und Zeitraum bereits 1864 von Hubert Anson Newton diskutiert und vorhergesagt worden war . Newton hatte behauptet, dass der Längengrad des aufsteigenden Knotens , der markierte, wo der Schauer auftreten würde , nahm zu und das Problem der Erklärung dieser Variation zog einige der führenden Astronomen Europas an.

Mit einer leistungsstarken und ausgefeilten Analyse stellte Adams fest, dass dieser Meteoritenhaufen, der zum Sonnensystem gehört, in 33,25 Jahren eine langgestreckte Ellipse durchquert und bestimmten Störungen von den größeren Planeten Jupiter, Saturn und Uranus unterliegt. Diese Ergebnisse wurden 1867 veröffentlicht.

Einige Experten betrachten dies als die bedeutendste Leistung von Adams. Seine "endgültige Umlaufbahn" für die Leoniden fiel mit der des Kometen 55P/Tempel-Tuttle zusammen und deutete damit auf die später weithin akzeptierte enge Verwandtschaft zwischen Kometen und Meteoriten hin.

Spätere Karriere

Porträt von John Couch Adams von Hubert von Herkomer , um 1888

Zehn Jahre später beschrieb George William Hill eine neuartige und elegante Methode, um das Problem der Mondbewegung anzugehen. Adams kündigte kurz seine eigene unveröffentlichte Arbeit auf demselben Gebiet an, die nach einem Parallelkurs Hills bestätigt und ergänzt hatte.

Über einen Zeitraum von vierzig Jahren beschäftigte er sich regelmäßig mit der Bestimmung der Konstanten in Carl Friedrich Gauß ' Theorie des Erdmagnetismus . Auch hier waren die Berechnungen mit großem Aufwand verbunden und wurden zu seinen Lebzeiten nicht veröffentlicht. Sie wurden von seinem Bruder William Grylls Adams herausgegeben und erscheinen im zweiten Band der gesammelten Scientific Papers . Numerisches Rechnen dieser Art könnte man fast als seinen Zeitvertreib bezeichnen. Er berechnete die Euler-Mascheroni-Konstante , vielleicht etwas exzentrisch, auf 236 Dezimalstellen und wertete die Bernoulli-Zahlen bis zur 62. aus.

Adams hatte grenzenlose Bewunderung für Newton und seine Schriften, und viele seiner Papiere spiegeln Newtons Gedanken wider. Im Jahr 1872 schenkte Isaac Newton Wallop , 5. Earl of Portsmouth, seine private Sammlung von Newtons Papieren der Universität Cambridge . Adams und GG Stokes übernahmen die Aufgabe, das Material zu ordnen und veröffentlichten 1888 einen Katalog.

Der Posten des Astronomen Royal wurde ihm 1881 angeboten, aber er zog es vor, in Cambridge zu lehren und zu forschen. Er war britischer Delegierter bei der Internationalen Meridiankonferenz in Washington im Jahr 1884, als er auch an den Treffen der British Association in Montreal und der American Association in Philadelphia teilnahm .

Ehrungen

Familie und Tod

Nach langer Krankheit starb Adams am 21. Januar 1892 in Cambridge und wurde in der Nähe seines Hauses auf dem St. Giles Cemetery begraben, dem heutigen Parish of the Ascension Burial Ground in Cambridge. 1863 hatte er Miss Eliza Bruce (1827–1919) aus Dublin geheiratet , die ihn überlebte und mit ihm begraben ist. Sein Vermögen bei seinem Tod betrug 32.434 Pfund (2,6 Millionen Pfund zu Preisen von 2003).

Gedenkstätten

Nachrufe

  • The Times , 22. Januar 1892, p. 6 col.d ( Link auf dieser Seite )
  • [Anon.] (1892). "John Couch Adams" . Astronomisches Journal . 11 : 112. Bibcode : 1892AJ.....11..112. . doi : 10.1086/101653 .
  • JWL Glaisher (1892). "Nachruf: John Couch Adams" . Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society . 53 : 184–209. Bibcode : 1893MNRAS..53..184. . doi : 10.1093/mnras/53.4.184 .
  • JWL Glaisher (1892). "John Couch Adams" . Das Observatorium . 15 : 173. Bibcode : 1892Obs....15..173G .
  • [Anon.] (1891–92) Zeitschrift der British Astronomical Association 2 : 196–7

Über Adams und die Entdeckung von Neptun

Von Adams

  • Adams, JC, Hrsg. WG Adams & RA Sampson (1896-1900) The Scientific Papers of John Couch Adams , 2 Bde., London: Cambridge University Press, mit Memoiren von JWL Glaisher :
    • Vol.1 (1896) Früher veröffentlichte Schriften;
    • Vol.2 (1900) Manuskripte einschließlich des Inhalts seiner Vorlesungen über die Mondtheorie.
  • Adams, JC, Hrsg. RA Sampson (1900) Vorlesungen über die Mondtheorie , London: Cambridge University Press
  • Eine praktisch vollständige Sammlung von Adams' Papieren über die Entdeckung von Neptun wurde von Frau Adams der Bibliothek des St. John's College vorgelegt, siehe: Sampson (1904), und auch:
    • "Die gesammelten Papiere von Prof. Adams", Journal of the British Astronomical Association , 7 (1896-97)
    • Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society , 53 184;
    • Sternwarte , 15 174;
    • Natur , 34 565; 45 301;
    • Astronomisches Journal , Nr.254;
    • R. Grant, Geschichte der physikalischen Astronomie , p. 168; und
    • Edinburgh-Rezension , Nr.381, p. 72.
  • Die Papiere wurden schließlich beim Royal Greenwich Observatory hinterlegt und während des Zweiten Weltkriegs nach Herstmonceux Castle evakuiert . Nach dem Krieg wurden sie von Olin J. Eggen gestohlen und erst 1998 wiedergefunden, was viele historische Forschungen zu diesem Thema behinderte.

Siehe auch

Verweise

Externe Links