Чарльз Тодд: Астроном, метеоролог и пионер телеграфной связи в Австралии.

Введение

Австралийский государственный служащий и астроном сэр Чарльз Тодд (7 июля 1826 – 29 января 1910) работал в Королевской Гринвичской обсерватории с 1841 по 1847 год и в обсерватории Кембриджского университета с 1847 по 1854 год. После этого он занимался телеграфией и подводными кабелями, пока правительство Южной Австралии не наняло его в качестве астрономического и метеорологического наблюдателя, а также руководителя департамента электрического телеграфа.

Ранние годы и карьера

Тодд был сыном бакалейщика Гриффита Тодда и Мэри Паркер; он родился в Ислингтоне, Лондон, вторым из пяти детей. Вскоре после рождения Чарльза семья переехала в Гринвич, где его отец открыл торговлю вином и чаем. Чарльз получил образование и провел большую часть своей жизни в Гринвиче, прежде чем переехать в Австралию. В декабре 1841 года он поступил на службу в Королевскую обсерваторию в Гринвиче под руководством сэра Джорджа Бидделла Эйри. Ему повезло, что окончание школы совпало с получением Королевским астрономом специального финансирования для найма четырех молодых людей в качестве вычислителей для анализа, калибровки и публикации накопленных данных за 80 лет. В 1846 году он был одним из первых наблюдателей планеты Нептун. В ноябре 1847 года он был назначен помощником астронома в Кембриджской обсерватории и официально утвержден в этой должности в феврале следующего года. Там он использовал недавно построенный телескоп Нортумберленд и стал первым человеком, сделавшим с его помощью дагерротипные фотографии Луны. Работая в Кембридже, он также приобрел опыт работы с телеграфом. В мае 1854 года, незадолго до назначения в Южную Австралию, он был назначен руководителем недавно созданного гальванического отдела в Гринвиче. Это должно было стать продолжением работы, которую он выполнял с использованием электрического телеграфа в Кембридже. В феврале 1855 года он принял должность астрономического и метеорологического наблюдателя, а также начальника отдела электрического телеграфа в Южной Австралии. Метеорология была частью работы астрономов, заключавшейся в записи данных для определения климата в различных регионах. Королевская обсерватория находилась в ведении Адмиралтейства. Точный расчет времени был важной обязанностью Королевской обсерватории. Гринвичское время давно использовалось в море, и судовые навигаторы полагались на его точность для определения долготы. В период работы Тодда в обсерваториях Гринвича и Кембриджа железнодорожная сеть расширялась, и был изобретен электрический телеграф. Более быстрое железнодорожное сообщение и необходимость в расписаниях и системах сигнализации потребовали перехода от использования местного солнечного времени в разных регионах к стандартизированному железнодорожному или лондонскому времени (позже – Среднему гринвичскому времени). Электрический телеграф позволил передавать информацию, включая сигналы времени, практически мгновенно. Таким образом, развитие электрического телеграфа было обусловлено потребностями железных дорог. Примерно в то время, когда Чарльз Тодд переехал в Кембридж, Джордж Эйри организовал подключение Гринвичской обсерватории к строящейся телеграфной линии Юго-Восточной железной дороги. Это дало обсерваториям доступ к электрическому телеграфу, а железнодорожной компании – к точному времени. После установки электрического телеграфа обсерватория смогла контролировать часы и шары времени в любой точке, где была телеграфная связь. Также стало возможным проведение ряда астрономических и других экспериментов. Работая в Кембридже, Чарльз Тодд был членом команды, определившей точные градусы долготы Гринвича и Кембриджа с использованием электрического телеграфа. Работа Тодда в качестве руководителя гальванического отдела в Гринвиче должна была стать продолжением его работы с электрическим телеграфом. В частности, он должен был передавать электрические сигналы времени на подчиненные часы и шары времени, а также координировать одновременные астрономические или метеорологические наблюдения в нескольких удаленных местах.

Todd was the son of grocer Griffith Todd and Mary Parker; he was born at Islington, London, the second of five children. Shortly after Charles's birth the family moved to Greenwich, where his father set up as a wine and tea merchant. Charles was educated and spent most of his life in Greenwich before moving to Australia. In December 1841, he entered the service of the Royal Observatory, Greenwich, under Sir George Biddell Airy. He was fortunate that his school leaving coincided with the Astronomer Royal being granted special funding to employ an additional four young men as computers to analyse, calibrate and publish a backlog of 80 years of data. While at the Royal Observatory he was, in 1846, one of the earliest observers of the planet Neptune. He was promoted to Assistant Astronomer at the Cambridge Observatory in November 1847, and officially confirmed in the position the following February. While here he used the recently built Northumberland telescope, and he was the first person to take daguerreotype photographs of the moon through it. While at Cambridge he also gained experience in using the telegraph. In May 1854, shortly before his appointment to South Australia, he was placed in charge of the newly formed Galvanic Department at Greenwich. This was to be an extension of work he had done using the electric telegraph at Cambridge. In February 1855, he accepted the position of Astronomical and Meteorological Observer, and Head of Electric Telegraph Department in South Australia. Meteorology was work done by astronomers; it was the recording of data so that the climate in different regions was known. The Royal Observatory was run by the Admiralty. Accurate calculation of time was an important part of the Royal Observatory's responsibilities. Greenwich Time had long been used at sea; ship's navigators relied on its accuracy to calculate their longitude. During Todd's time at the Greenwich and Cambridge observatories the railway system was expanding, and the electric telegraph was invented. Faster railway travel, and the need for timetables and signalling systems, necessitated a change from using solar time in different regions to a standardised railway or London time (later Greenwich Mean Time). The electric telegraph made it possible to transmit information, including time signals, almost instantaneously. So the development of the electric telegraph was driven by the requirements of the railways. At about the time Charles Todd moved to Cambridge, George Airy arranged the connection of the Greenwich Observatory to the nearby telegraph line that was being built by the South Eastern Railway. This gave the observatories access to the electric telegraph, and the railway company access to accurate time. Once the electric telegraph was in place, the observatory was able to control clocks and time balls at any place there was telegraphic connection. It was also possible to perform a number of astronomical and other experiments. While at Cambridge, Charles Todd was a member of a team that determined the exact degrees of longitude at Greenwich and Cambridge using the electric telegraph. Todd's work as head of the Galvanic Department at Greenwich was to be an extension of his work using the electric telegraph. In particular, it was to transmit electric time signals to slave clocks and time balls, and to co ordinate simultaneous astronomical or meteorological observations at multiple distant locations.

Прибытие в Аделаиду

Тодд вместе со своей 19-летней женой Элис Гиллам Тодд, урождённой Белл (в честь которой назван Элис-Спрингс), прибыл в Аделаиду 5 ноября 1855 года. Их сопровождал помощник Тодда, 24-летний Эдвард Крэкнелл и его жена. (Кракнелл впоследствии стал руководителем телеграфной службы в Новом Южном Уэльсе). По прибытии Тодд обнаружил, что его ведомство было очень небольшим и не имело ни одной телеграфной линии. Его первым заданием было возведение телеграфной линии между центром города Аделаиды и Порт-Аделаидой. О строительстве такой линии говорили ещё несколько лет назад, и, нетерпеливый из-за бездействия и видя её коммерческий потенциал, Джеймс Макджордж установил её частным образом, проложив линию по муниципальным улицам, так как правительство отказало ему в разрешении на прокладку вдоль основных дорог или железнодорожного полотна, ссылаясь на ненужное дублирование. Его линия начала работу 26 ноября 1855 года и начала коммерческую эксплуатацию 10 декабря. Линия Тодда, более прямая и технически совершенная (и значительно более дорогая), была открыта в феврале 1856 года. Первоначально столбы были изготовлены из однородного материала и имели одинаковый размер — сингапурского кедра или красного дерева реки Суон, длиной 18 футов или 24 фута в местах пересечения дорог, заглублялись в землю на 4 фута и имели единообразный внешний вид — 6 или 7 дюймов в поперечнике у основания и 5 дюймов вверху, окрашенные в белый цвет. Вместо одного провода с заземлением использовались четыре провода, по четыре изолятора на каждом столбе. Там, где необходимо было пересекать песчаные дюны, к основанию каждого столба крепилась поперечная балка из твердой древесины, чтобы предотвратить засыпание песком. Для пересечения реки Порт использовался подводный кабель, проложенный в железной трубе в местах пересечения подвижных песков полуострова. Дополнительное оборудование включало астрономическую обсерваторию в западных Парковых землях и сферический маяк времени в порту. В качестве телеграфных аппаратов использовались магнитные индикаторы Хенли, запатентованные в 1848 году. В феврале 1857 года телеграфная контора Тодда была перенесена в Гринс-Эксчейндж, где был установлен аппарат Макджорджа, как более удобное местоположение. Позже в том же году правительство выкупило линию Макджорджа и демонтировало её. В июне 1856 года он рекомендовал строительство линии между Аделаидой и Мельбурном. Тодд лично проехал по большей части местности, по которой должна была пройти линия. Тодд и Сэмюэл Уокер Макгоуэн, его коллега из Виктории, приступили к соединению телеграфных систем двух колоний в районе горы Гамбиер в июле 1858 года.

Todd, along with his 19 year old wife Alice Gillam Todd, née Bell, (after whom Alice Springs is named), arrived in Adelaide on 5 November 1855. They were accompanied by Todd's assistant, 24 year old Edward Cracknell and his wife. (Cracknell subsequently became superintendent of telegraphs in New South Wales). On his arrival Todd found that his department was a very small one without a single telegraph line. His first commission was to erect a telegraph line between Adelaide city centre and Port Adelaide. Such a line had been mooted some years before and, impatient with the lack of action and seeing its commercial possibilities, James Macgeorge installed one privately, running his line down council streets since the Government refused him permission to run it along main roads or the railway easement, on the grounds of unnecessary duplication. His line was working on 26 November 1855 and began commercial operation on 10 December. Todd's line, more direct and technically superior (and far more expensive) was opened in February 1856. To begin, the posts were of uniform size and material — Singapore cedar or Swan River mahogany, 18 feet long or 24 feet where crossing roads, 4 feet into the ground, and uniform appearance — 6 or 7 inches square at the bottom and 5 inches at the top, painted white. Rather than a single wire with earth return, four wires were run, four insulators on each post. Where sandhills had to be crossed, a hardwood crosspiece was bolted to each base so they were impervious to sand drift. A submarine cable was used to cross the Port River, buried in iron pipe where it crossed the shifting sands of the peninsula. Additional equipment included an astronomical observatory in the west Park Lands and a time ball at the Port. The telegraph instruments used were the Henley's magnetic indicator, 1848 patent. In February 1857 Todd's telegraph office was relocated to Green's Exchange, where Macgeorge's instrument had been installed, as a more convenient location. Later that year, the Government purchased Macgeorge's line and pulled it down. In June 1856 he recommended that a line between Adelaide and Melbourne should be constructed. Todd personally rode over much of the country through which the line would have to pass. Todd and Samuel Walker McGowan, his counterpart in Victoria, proceeded to link the two colonies' telegraph systems near Mount Gambier in July 1858.

Сухопутная телеграфная линия

В 1857 или 1859 году Тодд задумал идею трансконтинентальной телеграфной линии от Аделаиды до Дарвина. Большая часть страны, за исключением исследований Чарльза Стюрта и других, была неизвестна, и потребовались годы, прежде чем Тодду удалось убедить правительство Южной Австралии в практичности этой схемы. В январе 1863 года Тодд выступил перед Философским обществом Аделаиды с докладом о возможности строительства телеграфных линий, которые соединялись бы с заморским кабелем. В 1868 году была завершена прямая линия между Аделаидой и Сиднеем, которая использовалась для определения 141-го меридиана – границы между Южной Австралией и Викторией. Расчеты Тодда показали, что она находится на 4 километра (2,5 мили) восточнее, чем считалось ранее. Это привело к длительному спору между двумя колониями. К 1870 году было решено, что Австралийская наземная телеграфная линия должна быть построена от Порт-Августы на юге до Порт-Дарвина на севере, хотя другие колонии отказались участвовать в финансировании. Южный и северный участки линии были сданы по контракту, а 1600 километров (1000 миль) между ними были построены ведомством. Подрядчик на северном участке расторг контракт, и Тодду пришлось самому отправиться на север и завершить строительство. Все необходимое приходилось доставлять по морю, а затем перевозить сушей, но он успешно справлялся с каждой возникающей трудностью. Линия была завершена 22 августа 1872 года. В это время Тодд был занят строительством наземного телеграфа. В работе почтового ведомства возникали проблемы, вплоть до двух ограблений. В 1874 году было проведено правительственное расследование деятельности почтового ведомства. Результаты расследования оказались положительными: Тодду удалось провести реформы, которые улучшили как условия труда сотрудников почты, так и качество предоставляемых ими услуг. Он пользовался большим уважением со стороны своих подчиненных и продолжал умело руководить своим ведомством. Когда в 1901 году колонии объединились в федерацию, выяснилось, что, несмотря на свою обширную территорию и небольшую плотность населения, Южная Австралия была единственной, чье почтовое и телеграфное ведомство работало с прибылью. Тодд продолжал занимать должность заместителя генерального почтмейстера до 1905 года. Способность Тодда объединять различные области знаний – технологии, науку о погоде и сеть метеорологических наблюдателей – позволила ему стать одним из лидеров в своей области. Его главным наставником в этой области был Джеймс Глейшер, один из основателей метеорологии. Считается, что Тодд был одним из первых метеорологов, предположивших, что на местный климат влияют глобальные процессы. Тодд заметил, что аномально высокое атмосферное давление в Индии совпадает с аналогичными экстремальными явлениями в Австралии, что обычно приводит к параллельным засухам на расстоянии тысяч километров. Это явление сейчас признано частью Южной осцилляции, которая, в свою очередь, является частью феномена Эль-Ниньо – Южной осцилляции (ENSO). Эти глобально связанные метеорологические явления называются телесвязями, и Тодд был одним из первых, кто осознал их влияние. Одним из наследий Тодда является 63-томная коллекция Weather Folio, охватывающая период с 1879 по 1909 год. Эти тома были оцифрованы добровольцами Австралийского метеорологического общества в сотрудничестве с Южно-Австралийским региональным офисом Австралийского бюро метеорологии. Данные об атмосферном давлении из этих журналов были оцифрованы и отправлены в NOAA для включения в Международную базу данных поверхностного давления в рамках проекта ACRE.

In 1857 or 1859 Todd conceived the idea of the transcontinental telegraph line from Adelaide to Darwin. Most of the country in between except for the explorations of Charles Sturt and others was unknown, and it was many years before Todd could convince the South Australian government of the practicability of the scheme. In January 1863 Todd addressed the Adelaide Philosophical Society about the possibility of building telegraph routes that would link to an overseas cable. In 1868 the direct line between Adelaide and Sydney was completed and was used to determine the 141st meridian, the boundary line between South Australia and Victoria. Todd's calculations showed it to be 2¼ miles farther east than had previously been determined. This led to the long drawn out dispute between the two colonies. By 1870 it had been decided that the Australian Overland Telegraph Line should be constructed from Port Augusta in the south to Port Darwin in the north, though the other colonies declined to share in the cost. The southern and northern sections of the line were let by contract, and the 1000 miles in between was constructed by the department. The contractor at the northern end threw up his contract and Todd had to go to the north himself and finish it. Everything had to be sent by sea and then carted, but he met each difficulty as it arose, and overcame it successfully. The line was completed on 22 August 1872, At this time Todd was busy with the construction of the Overland Telegraph. There were problems with the running of the Post Office culminating in two robberies. Consequently, in 1874 a Government Inquiry was held into the workings of the Post Office. The outcome of the inquiry was positive; Todd was able to implement reforms that improved both the working conditions of Post Office employees and the services provided by them. He was held in high esteem by his staff, and he continued to control his department with ability. When the colonies were federated in 1901 it was found that, in spite of its large area and sparse population, South Australia was the only one whose post and telegraphic department was carried on at a profit. Todd continued in office as deputy postmaster general until 1905. Todd's ability to pull together the individual threads of technology, weather science, and a widely dispersed group of weather observers put him in the forefront of the profession. His chief mentor in this field was James Glaisher, one of the founders of the science of meteorology. Todd is believed to be one of the first meteorologists to suggest that local climate was affected by global phenomena. Todd noted that abnormally high atmospheric pressure in India was matched with similar extremes in Australia, typically resulting in parallel droughts thousands of kilometres apart. This particular phenomenon is now recognised as part of the Southern Oscillation which in turn is part of the El Niño Southern Oscillation (ENSO). These globally linked meteorological phenomena are termed teleconnections and Todd was one of the first to recognise their effect. One of Todd's legacies is the 63 volume Weather Folio collection covering the period 1879–1909. These volumes have been digitally imaged by volunteers of the Australian Meteorological Society in conjunction with the South Australian Regional Office of the Australian Bureau of Meteorology. Atmospheric pressure data from these journals has been digitised and sent to the NOAA for inclusion in the International Surface Pressure Databank as part of the ACRE project.

Государственный электрик

Чарльз Тодд нес множество обязанностей, но при жизни называл себя "государственным электриком". Он способствовал распространению электрического освещения в колонии, демонстрируя электрическую дуговую лампу, первую демонстрацию которой он провел в 1860 году. В 1867 году он продемонстрировал дуговую лампу на улице Кинг-Уильям, осветив участок от ратуши до Северной террасы (около 500 м). Он сыграл ключевую роль в установке электрического освещения на Международной выставке в Аделаиде в 1887 году – первой в Австралии, где это было сделано. Также в 1887 году было основано Южно-Австралийское электрическое общество, президентом которого стал Чарльз Тодд. Он оказал значительное влияние на создание первого курса электротехники в Южной Австралии. В 1890 году Тодд был назначен в комиссию по установке электрического освещения в здании парламента и руководил установкой в следующем году. Еще через два года электрическое освещение появилось и в Главном почтовом отделении. В своем официальном отчете парламенту в 1862 году Тодд настоятельно рекомендовал установить у порта часовой шар. Точный сигнал по телеграфу от Аделаидской обсерватории передавался в порт. Часовые шары ежедневно сбрасывались в портах, чтобы судоводители могли точно устанавливать свои хронометры, поскольку даже небольшая неточность в хронометре приводила к значительным ошибкам в навигации. В 1889 году он был избран членом Королевского общества в Лондоне. Он также был членом Королевского астрономического общества, Королевского метеорологического общества и Общества инженеров-электриков. Астрономическое общество Южной Австралии назвало в его честь обсерваторию, в которой расположен их 20-дюймовый юбилейный телескоп – обсерватория сэра Чарльза Тодда. Река Чарльз, приток реки в Северной Территории, также была названа в честь Тодда, а водоем в русле реки Тодд был назван Элис-Спрингс в честь его жены Элис и впоследствии использовался для телеграфной станции, а затем и для города.

Семья

5 апреля 1855 года Тодд женился на Алисе Гиллам Белл (7 августа 1836 года – 9 августа 1898 года). Их детьми были:
Шарлотта Элизабет Тодд (1856–) вышла замуж за Генри Чарльза Сквайрса (– 12 декабря 1930 года) из Clement's Inn, Лондон, 25 мая 1887 года. Они жили в Кембридже, Англия. Доктор Чарльз Эдвард Тодд (1858 – 23 мая 1917) женился на Элси Беатрис Бекхаус (сестра судьи Бекхауса из Сиднея) 1 мая 1889 года (детей не было). Хедли Лоуренс Тодд (1860 – 4 августа 1907) женился на Джесси Скотт (–1945) 17 августа 1892 года. Хедли был членом Аделаидской фондовой биржи. (Алиса) Мод Мэри Тодд (1865 – 4 февраля 1929) вышла замуж за преподобного Фредерика Г. Мастерса (–) 1 мая 1900 года. Мастерс был ректором церкви Всех Душ (англиканской) в Святого Петра, Аделаиде, затем церкви Святой Троицы в Балаклаве, а позже викарием церкви Святого Луки в Бате, Сомерсет, и деканом Сионского колледжа в 1937 году. Гвендолин Тодд (1869 – 29 сентября 1929) вышла замуж за физика Уильяма Генри Брэгга 1 июня 1889 года. Он и их старший сын Уильям Лоуренс Брэгг разделили Нобелевскую премию по физике в 1915 году.