Эдвард Эпплтон¶

Эдвард Эпплтон — британский физик, лауреат Нобелевской премии по физике 1947 года за исследования физики верхних слоёв атмосферы, в частности за открытие так называемого слоя Эпплтона (F-слоя ионосферы). Его работы заложили основу для понимания распространения радиоволн и развития радиолокации.

¶Ранние годы и образование

Эдвард Виктор Эпплтон родился 6 сентября 1892 года в Брадфорде, графство Уэст-Йоркшир, Англия. Он был старшим из семи детей в семье Питера Эпплтона, фабричного рабочего, и Мэри Эпплтон. Образование получил в местной школе Хэнсон-Грамматикус, где проявил выдающиеся способности к математике и естественным наукам.

В 1911 году поступил в колледж Святого Иоанна Кембриджского университета, где изучал естественные науки. В 1913 году получил степень бакалавра с отличием по физике. В 1914 году, с началом Первой мировой войны, Эпплтон прервал учёбу и поступил на службу в британскую армию.

¶Военная служба и начало научной карьеры

Во время Первой мировой войны Эпплтон служил в Корпусе королевских инженеров, занимаясь радиосвязью. Он участвовал в разработке и эксплуатации радиопередатчиков, что дало ему практический опыт в области радиофизики. После демобилизации в 1919 году вернулся в Кембридж, где под руководством Эрнеста Резерфорда начал исследования в Кавендишской лаборатории.

В 1920 году Эпплтон получил степень доктора философии (PhD) за работу по физике ионосферы. В 1924 году был назначен профессором физики в Лондонском университете (Кингс-колледж), а в 1936 году — профессором натурфилософии в Кембриджском университете.

¶Открытие ионосферы и слоя Эпплтона

¶Предпосылки

В начале XX века учёные знали, что радиоволны могут распространяться на большие расстояния, огибая кривизну Земли. Это объяснялось существованием в верхних слоях атмосферы проводящего слоя, который отражает радиоволны. В 1902 году американский инженер Артур Кеннелли и британский физик Оливер Хевисайд независимо друг от друга предсказали существование такого слоя, названного слоем Кеннелли — Хевисайда (E-слой).

¶Эксперименты

Эпплтон решил экспериментально подтвердить существование этого слоя и измерить его высоту. В 1924 году он совместно с Майлзом Барнеттом провёл серию опытов, используя метод частотной модуляции. Они передавали радиосигналы с изменяющейся частотой и регистрировали интерференцию между прямым и отражённым от ионосферы сигналом. Это позволило определить высоту отражающего слоя — около 90–100 км.

В 1925 году Эпплтон обнаружил, что помимо слоя Кеннелли — Хевисайда существует ещё один, более высокий отражающий слой, расположенный на высоте около 200–300 км. Этот слой был назван слоем Эпплтона (F-слой). Он показал, что ионосфера состоит из нескольких слоёв, каждый из которых по-разному влияет на распространение радиоволн.

¶Значение открытия

Открытие Эпплтона имело фундаментальное значение для радиофизики и связи. Оно позволило:

• Объяснить механизм дальней радиосвязи.
• Разработать методы прогнозирования условий распространения радиоволн.
• Создать основы для радиолокации, особенно в военной сфере.

В 1947 году за эти работы Эпплтон был удостоен Нобелевской премии по физике. В формулировке Нобелевского комитета говорилось: «за исследования физики верхних слоёв атмосферы, особенно за открытие так называемого слоя Эпплтона».

¶Научная и административная деятельность

¶Работа в радиолокации

В 1930-х годах Эпплтон активно участвовал в разработке радиолокационных систем. В 1935 году он стал членом Комитета по радиолокации, который координировал работы по созданию радаров для британской армии. Его исследования ионосферы напрямую помогли в создании эффективных радаров, способных обнаруживать самолёты на больших расстояниях.

¶Руководство научными учреждениями

В 1939 году, с началом Второй мировой войны, Эпплтон был назначен секретарём Департамента научных и промышленных исследований (DSIR) — ключевого органа, координировавшего научные исследования в Великобритании. Он занимал этот пост до 1949 года, руководя работами по радиолокации, ядерной физике и другим оборонным проектам.

После войны Эпплтон вернулся к академической работе. С 1949 по 1965 год он был вице-канцлером Эдинбургского университета. В этот период он активно занимался развитием научной инфраструктуры Шотландии, созданием новых лабораторий и привлечением молодых учёных.

¶Международное сотрудничество

Эпплтон был членом многих научных обществ, включая Лондонское королевское общество (избран в 1927 году) и Американскую академию искусств и наук. Он участвовал в работе Международного союза по радионауке (URSI) и способствовал международному сотрудничеству в области ионосферных исследований.

¶Личная жизнь и наследие

Эдвард Эпплтон был женат на Хелен Маргарет Леннокс с 1925 года. У них родилось двое детей. Он был известен своей скромностью и преданностью науке.

Эпплтон скончался 21 апреля 1965 года в Эдинбурге. Его имя увековечено в названии слоя ионосферы (слой Эпплтона), а также в ряде научных премий и стипендий. В 1941 году он был посвящён в рыцари, а в 1947 году получил орден Британской империи.

¶Интересные факты

• Эпплтон был одним из первых учёных, кто использовал радио для изучения атмосферы. Его метод частотной модуляции стал основой для современных ионосферных зондов.
• В честь Эпплтона назван кратер на Луне (кратер Эпплтон) и астероид (4435 Эпплтон).
• В 1920-х годах он работал вместе с Эрнестом Резерфордом, который в то время проводил эксперименты по расщеплению атомного ядра.

¶Источники

• Nobel Lectures, Physics 1942–1962, Elsevier Publishing Company, Amsterdam, 1964.
• Ratcliffe, J. A. (1966). Edward Victor Appleton, 1892–1965. Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society, 12, 1–21.
• Appleton, E. V. (1932). The Ionosphere. Nature, 129, 793–795.
• Британская энциклопедия (Encyclopaedia Britannica), статья «Edward Appleton».
• Материалы Нобелевского комитета (nobelprize.org).