Кіріспе
Америкалық метеоролог, метеоролог
the meteorologist
Уильям Феррел (1817 жылдың 29 қаңтары – 1891 жылдың 18 қыркүйегі) – американдық метеоролог, орта ендіктегі атмосфералық айналым жасушасын егжей-тегжейлі түсіндіретін теорияларды жасаған. Феррел жасушасы оның құрметіне аталған.
Өмірбаян
Феррел Пенсильванияның оңтүстігіндегі Фултон округінде дүниеге келген. Он екі жасында ол фермада да, сондағы диірменде де жұмыс істеді. 1829 жылы олар болашақта Батыс Вирджиния болады деген жерге көшіп кетті. Оның ресми бастауыш білімі шектеулі болды және ол екі қыс ғана оқуға қатысты, бірақ 1832 жылы болған күннің ішінара тұтылуын көргендіктен ғылымға қызығушылық танытты. Бірақ оның біліміне екі жыл ғана қаржы жеткізілді. Сондықтан ол Батыс Вирджинияда екі жыл оқытушы болып жұмыс істеді, соның арқасында Бетани колледжінде оқуын аяқтауға мүмкіндік алды.
Жұмыс
Феррел көрсеткендей, бұл жылы ауаның жоғары көтерілу тенденциясы, өйткені ол Кориолис эффектісінің әсерінен айналып, экваторлық, жылы аймақтардан ауа тартады және оны полюстерге қарай тасымалдайды. Дәл осы айналу арктикалық және антарктикалық ендіктердегі салқын ауа мен экваторға қарай жылы тропикалық ауаны бөліп тұратын фронталдық жүйелерде күрделі иілімдерді жасайды. Феррел Хэдлидің теориясын бұрын ескерілмеген механизмді тану арқылы жетілдірді. Оның алғашқы еңбегінен үзінді: «Төртінші және соңғы күш атмосфераның шығыс немесе батыс бағытындағы салыстырмалы қозғалысы мен Жердің айналу қозғалысының үйлесуінен туындайды. Атмосфера Жермен ортақ ось бойында айналуының нәтижесінде әрбір бөлшекке центробектік күш әсер етеді, ол тік және көлденең күшке жіктеледі, соңғысы оны Жердің пішініне сәйкес шар тәрізді формаға келтіреді. Бірақ, егер атмосфераның кез келген бөлігінің айналу қозғалысы Жер бетіндегіден артық болса, яғни атмосфераның кез келген бөлігі Жер бетіне қатысты шығысқа қарай қозғалса, бұл күш күшейеді, ал батысқа қарай қозғалса, әлсірейді. Осы айырмашылық атмосфераның тепе-теңдік күйінде болуына кедергі келтіретін күшті тудырады, Жер бетінің пішініне сәйкес келетін форманы сақтап, атмосфераның белгілі бір ендіктерде жиналуына және басқаларында сиреуіне себеп болады. Осы ендіктердегі атмосфера қысымының айырмашылығы оның қозғалысына маңызды әсер етеді. Хэдлидің қателігі жел массасы солтүстіктен оңтүстікке немесе оңтүстіктен солтүстікке қарай жылғанда, сызықтық импульсті сақтауға бейімділік тұрғысынан қарастырды. Феррел метеорология мен океанографияда ескерілуі тиіс нәрсені анықтады – Жерге қатысты қозғалатын ауа массасының Жер осіне қатысты бұрыштық импульсін сақтауға бейімділігі. Феррел сондай-ақ Күн мен Айдың толқындарға тигізетін әсерін және оның Жердің өз осі айналысына қалай әсер ететінін зерттеді. Лаплас бұрын осы мәселе бойынша теориялар жасаған, бірақ екінші реттік мүшелерді және сұйықтық үйкелісін ескермеген. Бұл оның кінәсі емес, өйткені оны зерттеуге мүмкіндік беретін математикалық құралдар 1840 жылдарға дейін дамымаған еді. Үйкеліс жылдамдықтың квадратына пропорционалды болып, сызықты емес теңдеулерді тудырады деп есептеледі. Феррел осы теңдеулерді шеше білген алғашқы адам болды. Ол сонымен қатар толқындарды Жердің тұтқыр ішкі қабатымен түсіндіруге тырысты және Жердің магнетизмін зерттеді. Феррел толқындар туралы деректер жинап, оларды Айдың массасын есептеу үшін пайдаланды. 1880 жылы ол Жағалау және геодезиялық қызмет басшылығына толқындардың ең жоғары және ең төменгі деңгейін болжауға мүмкіндік беретін машинаны ұсынды. Ол осы идеяны сол жылы Америка ғылымын дамыту қауымдастығына да таныстырды. Феррел 1882 жылы АҚШ Жағалау және геодезиялық қызметінен кетті, бірақ жобаны аяқтау үшін қалып, ол үлкен жетістікке ие болды және 25 жылдан астам пайдаланылды. Ол сондай-ақ «Көріс» атты эссе жазды, онда адамның көру қабілеті туралы теорияларын талқылады. Оның талқылауы математика мен психологияға негізделген және тәжірибелермен расталған. Сонымен қатар, ол «Өзгермелі жұлдыздар» туралы жазды, олардың өзгеру кезеңдері Жерге жақындап келе жатқандығын немесе кері шегінгенін көрсете алатынын талқылады.
The fourth and last force arises from the combination of a relative east or west motion of the atmosphere with the rotatory motion of the earth. In consequence of the atmosphere's revolving on a common axis with that of the earth, each particle is impressed with a centrifugal force, which, being resolved into a vertical and a horizontal force, the latter causes it to assume a spheroidal form conforming to the figure of the earth. But, if the rotatory motion of any part of the atmosphere is greater than that of the surface of the earth, or, in other words, if any part of the atmosphere has a relative eastern motion with regard to the earth's surface, this force is increased, and if it has a relative western motion, it is diminished, and this difference gives rise to a disturbing force which prevents the atmosphere being in a state of equilibrium, with a figure conforming to that of the earth's surface, but causes an accumulation of the atmosphere at certain latitudes and a depression at others, and the consequent difference in the pressure of the atmosphere at these latitudes very materially influences its motions. Hadley's erroneous reasoning had been in terms of a tendency to conserve linear momentum, as air mass travels from north to south or from south to north. Ferrel recognized that in meteorology and oceanography what needs to be taken into account is a tendency, of an air mass that is in motion relative to Earth, to conserve its angular momentum with respect to Earth's Axis. Ferrel also studied the effects that the Sun and Moon had on the tides, and how it affected Earth’s rotation about its axis. Laplace had theorised on this before, but he had neglected second order terms and fluid friction. This was through no fault of his own, as the mathematics that would allow him to study it didn’t exist until the 1840’s. It’s assumed that friction is proportional to the square of velocity, giving non linear equations. Ferrel was the first person to treat these successfully. He also suggested that the tides could be explained by the Earth having a viscous interior, and attempted to study the magnetism of the Earth. Ferrel collected data on the tides, and used this to calculate the mass of the moon. In 1880, he proposed to the Superintendent of the Coast and Geodetic Survey a machine which could use data to predict the tidal maxima and minima. He also presented this idea to the American Association for the Advancement of Science later in the same year. Ferrel resigned from the United States Coast and Geodetic Survey in 1882, but stayed on to oversee the completion of this project, which was a big success and was used for over 25 years. He also wrote "Vision," an essay discussing his theories on how human sight works; his discussion was based in both mathematics and psychology, and backed up by experiments. Additionally, he wrote about "Variable Stars," discussing how periods of fluctuation could indicate whether they are approaching/retreating the Earth.