バルフォア・スチュワート

バルフォア・スチュワート
生まれる	1828年11月1日 エディンバラ、スコットランド
死亡	1887年12月19日(1887-12-19)（59歳） アイルランド、ミース州、バルラス、バリーマガーベイ
国籍	スコットランド
市民権	イギリス
母校	セントアンドリュース大学 エディンバラ大学
知られている	熱、気象、地磁気
受賞歴	ランフォードメダル （1868年）
科学者としてのキャリア
フィールド	物理
機関	キュー天文台、オーウェンズ大学、マンチェスター
博士課程の指導教員	ジェームズ・デイビッド・フォーブス

バルフォア・スチュワート（1828年11月1日 - 1887年12月19日）は、スコットランドの物理学者、気象学者であった。

放射熱の分野での研究により、1868年に王立協会のラムフォードメダルを受賞。1859年にキュー天文台の所長に任命。マンチェスターのオーウェンズ大学の物理学教授に選出され、 1887年12月19日にアイルランドのドロヘダ近郊で死去するまでその職に就いた。数々の科学教科書の著者であり、ブリタニカ百科事典第9版の「地球の磁気」の記事も執筆した。

スチュワートは1828年11月1日、リース（エディンバラ北部）のロンドン・ロウ1番地で、紅茶商のウィリアム・スチュワートとその妻ジェーン・クロウストンの息子として生まれた。^[1]父親はイギリスとオーストラリアで事業に携わっていた。

彼はダンディーで教育を受けた。その後、セント・アンドリュース大学とエディンバラ大学で物理学を学んだ。エディンバラで物理学を学んだ後、 1​​856年にジェームズ・デイヴィッド・フォーブスの助手になった。フォーブスは特に熱、気象、地磁気の問題に興味を持っており、スチュワートも主にこれらの研究に専念した。

彼が最初に注目したのは放射熱であり、1858 年までにこのテーマに関する最初の研究を完了しました。この研究により、ピエール プレヴォの「交換の法則」が著しく拡張され、放射は表面現象ではなく放射体の内部全体で起こること、また物質の放射力と吸収力は放射全体だけでなくそのすべての構成要素に対しても等しくなければならないという事実を確立することができました。

この業績が認められ、彼は6 年前に選出されていた王立協会のラムフォード メダルを1868 年に受賞しました。この分野や物理学の関連分野を扱った他の論文としては、「剛体分光器による観測」、「真空中の高速運動による円板の加熱」、「可視運動する物質を含む容器内の熱平衡」、「一軸結晶の内部放射」などがあります。

1859年にキュー天文台の所長に任命され、そこで自然と気象学や地磁気の問題に興味を持つようになった。1870年に鉄道事故で重傷を負ったが、マンチェスターのオーウェンズ大学の物理学教授に選出され、1887年12月19日にアイルランドのドロヘダ近郊で死去するまでその職を務めた。

彼はいくつかの科学の教科書の著者であり、ブリタニカ百科事典第9版の「地球の磁気」の記事も執筆した。PGテイト教授と共同で『見えない宇宙』を執筆したが、最初は匿名で出版され、科学と宗教は両立しないという一般的な考えに対抗することが意図されていた。^{[2] [3]}

熱心な教会信者であった^{[3]スチュワートは、}心霊研究協会と密接な関係があった。1875年に『目に見えない宇宙』を評論した際に、ウィリアム・ジェームズは初めて「信じる意志の教義」を提唱した。

バルフォア・スチュワートは、1859年8月28日の夕方と1859年9月2日の朝にキュー天文台で顕著な地磁気の乱れを記録し、 1861年11月21日に王立協会に提出した論文でその発見を発表しました。 ^{[4] [5]}彼は、「異常に激しく、非常に広範囲にわたる磁気の乱れ」が世界中のさまざまな場所で記録されたが、キュー天文台には自己記録型磁気記録計の恩恵があり、^[6]「地球の磁力の3つの要素、すなわち偏角、水平強度、垂直強度の状態を継続的に写真に記録する手段」が可能であったと指摘しました。

スチュワート氏はさらに次のように述べた。

次に、この磁気嵐のいくつかの特異性について述べます。2 つのはっきりとした擾乱が

それぞれ突然始まり、徐々に終了しているよう です。最初の擾乱は 8 月 28 日の夕方に始まり、2 番目は 9 月 2 日の早朝に始まりました。したがって、この 2 つの大きな擾乱は、すでに言及した 2 つの大きなオーロラ現象と時間的に一致しています。

2 回目の擾乱は、現在ではカリントン イベントとして知られている大規模な太陽フレアによって発生し、リチャード カリントンとリチャード ホジソンが 1859 年 9 月 1 日の朝に望遠鏡で観測しました。最初の擾乱は、発生する前に太陽活動が観測されていませんでした。これは、関連する太陽の爆発が発生時に光学望遠鏡で観測されなかったか、爆発自体がカリントン フレアのような光学的、つまり「白色光」のフレアを生成しなかったため、当時使用されていた光学望遠鏡では見えなかったためと考えられます。

1859年11月11日の王立天文学会の会議で、リチャード・キャリントンは、9月1日11時18分（GMT）に発生し、後に彼の名を冠したスーパーフレアの観測結果を記した論文^[7]を発表しました。会議後に編集者によって追加されたと思われる内容に、括弧内に次の観察が付け加えられました。

（キャリントン氏は、同協会の11月の会合で、当時の太陽の円盤の完全な図と、キューで得られた3つの磁気要素の変化の写真記録のコピーを展示し、9月1日午前11^時20^分 頃に中程度だが非常に顕著な擾乱が短時間発生したこと、そして真夜中の4時間後頃に大規模な磁気嵐が始まり、その後の報告で南半球でも北半球でもかなりの大きさであったことがわかったことを指摘した。同時代の出来事は注目に値するかもしれないが、彼は、それらを性急に結び付ける傾向があるとは思われたくないだろう。「一羽のツバメが夏を作るわけではない。」）

この補足から、リチャード・キャリントンは、太陽の表面で観測した磁気擾乱と、それらがほぼ同時刻に発生したにもかかわらず、その現象を専門的に結び付けるつもりはなかったことが明らかです。彼は確かに、王立天文学会の会合で磁力計を展示していました。11:20 GMT という時刻は他の報告とよく一致していますが、磁気嵐が始まった 1859 年 9 月 2 日の 4:00 GMT という時刻は、スチュワートが報告した時刻より 1 時間早いです。

スチュワートはまた、リチャード・キャリントンが観測した白色光太陽フレアと同時に発生したより小さな磁気擾乱についても報告している^[5]。

しかし、この大嵐は、この二つの顕著な混乱に分かれただけでなく、規模ではこれら二つの混乱には及ばないものの、それでも言及するに値する独自の興味を持っている小さな混乱も含んでいます。

9月1日、正午前後、RC・キャリントン氏は、たまたま望遠鏡を使って、当時太陽系の表面に見えていたかもしれない大きな斑点を観察していたところ、驚くべき現象が現れ、王立天文学会にその様子を報告しました。

（その後、リチャード・キャリントンの論文が長々と引用される。）

1、2 日後にキュー天文台を訪れたキャリントン氏は、この現象を観察したまさにその瞬間に、キュー天文台の 3 つの磁気要素が同時に乱れたことを知りました。この 2 つの現象の間に関連性がなかったとしたら、偶然の一致以外の観点からこれを考えるのはおそらく間違いでしょう。しかし、サビン将軍は磁気の乱れと太陽黒点の間に関係があることを証明したので、この場合、私たちの太陽が「その場」で撮影されたと考えることは不可能ではありません。

この擾乱は、1859 年 9 月 1 日、グリニッジ標準時の午前 11 時 15 分頃に発生し、^すべての^要素 に同時に影響を及ぼし、非常に突然に始まりました。

スチュワートが説明したこの小規模で短期間の擾乱は、現在では、太陽フレアからの強力な X 線放射による電離層の急速な電離増加とその結果生じる電流によるものだと理解されています。光速で移動する太陽フレアの X 線は、太陽から地球まで 8 分かけて移動し、キャリントンが観測した白色光フレアの光子と同時に到達します。電離層電流による地磁気擾乱は、光子の到達とほぼ同時に発生し、フレアの X 線フラックスが上層大気を電離し続ける間のみ継続します。フレアの 17.5 時間後に始まったより大規模な磁気嵐は、現在では、太陽フレアを引き起こした噴火に関連するコロナ質量放出(CME) によって引き起こされたものだと理解されています。

スチュワートは、太陽黒点と磁気嵐の相関関係を確立したエドワード・サビーネの以前の研究を引用して、リチャード・キャリントンが観測した現象と同時刻に記録された磁気擾乱は実際に関連しているという理論を展開した。1859年9月1日11時18分頃に発生した磁気現象は、現在では太陽フレア効果（SFE）または磁気かぎ針編みとして知られているが、その関連性はさらに80年も証明されなかった。^[8] SFEは、X線と極端紫外線（EUV）によって引き起こされる突発的な電離層擾乱であり、磁力計のトレース上で観測される規則的な日変化の原因である電離層電流渦の増強である。 SFE は主に太陽直下点 (つまり、太陽が真上にあるときの地球上の点) に近い場所で観測され、太陽フレア発生時に太陽が照らす半球の観測所からのみ観測できます。スチュワートの時間を使用すると、キャリントン イベントに関連するCME が地球に到達するまでに 17 時間 45 分かかりました。

スチュワートは、キュー天文台の自動記録式磁気記録計に記録された最初の磁気嵐は、1859年8月28日夜22:30 GMTに始まったと報告した。最初の大規模な磁気嵐が、 2番目の磁気嵐を引き起こしたと知られているカリントン・イベントと同規模の太陽噴火によって引き起こされたと仮定すると、2番目の磁気嵐が始まる前にキューの磁気記録にSFEが明らかであるかどうかを尋ねるのは興味深い。太陽噴火の間では、フレアの規模が似ていてもCMEの速度が大きく異なることを考えると、SFE信号は最初の磁気嵐の開始より17時間早くない可能性があり、磁気嵐の開始時刻の24～48時間前である可能性がある。

• 熱に関する初等論文（1866年、第6版、1895年改訂）
• 初等物理学の授業（1871年、1886年）
• 物理学（1872、1884）
• 見えない宇宙（1875）
• 逆説的な哲学：目に見えない宇宙の続編（1878）
• エネルギー保存則（1875年、第9版、1900年）
• WH Gee による実践物理学のレッスン(第 1 巻、1885 年、第 2 巻、1887 年)
• 熱に関する初等論文（1888年）

ウィキソースには、バルフォア・スチュワートに関する原著作品があります。

• 「スチュワート、バルフォア」 。英国人名辞典。ロンドン：スミス、エルダー＆カンパニー、1885-1900年。
• インターネット アーカイブにあるバルフォア スチュワートに関する著作
• Google ブックスの Balfour Stewart の作品
• Google Scholarの Balfour Stewart の論文