Arthur Thomas Doodson

Dr. Arthur Thomas Doodson war eine britische Ozeanograph.

Biographie

Er wurde an Booths, Salford, dem Sohn des Baumwollspinnerei Leiter Thomas Doodson geboren. Er wurde in Rochdale Hauptschule erzogen und dann im Jahr 1908 in der Universität von Liverpool, dem Studium der sowohl Chemie und Mathematik. Er war gehörlos und fand es schwierig, einen Job zu bekommen, sondern begann mit Ferranti in Manchester als Messinstrument-Prüfvorrichtung. Im Ersten Weltkrieg arbeitete er an der Berechnung des Schalen Trajektorien.

Im Jahr 1919 zog er nach Liverpool auf Gezeitenanalyse zu arbeiten und wurde im Jahr 1929 der Associate Director of Liverpool Sternwarte und Tidal Institute. Anschließend verbrachte er einen Großteil seines Lebens der Entwicklung der Analyse der Gezeitenbewegungen vor allem in den Ozeanen, aber auch in Seen und war das erste Verfahren zum seichten Wasser wie in Flussmündungen zu entwickeln. Gezeitenhöhe und aktuelle Tabellen sind von großer Bedeutung für Navigatoren, aber die detaillierten Bewegungen sind komplex. Die gründliche Analyse er brillierte wurde der internationale Standard für das Studium der Gezeiten und der Produktion von Tabellen durch die Methode der Bestimmung von Harmonic Elements durch Least-Square-Fitting an jeder Sehenswürdigkeit beobachteten Daten. Das heißt, durch die richtige Zuordnung der astronomischen Phasen kann Beobachtungen zu einer Zeit gemacht Prognosen Jahrzehnte entfernt mit verschiedenen astronomischen Phasen zu ermöglichen.

Doodson veröffentlichte eine große Arbeit an Gezeitenanalyse im Jahr 1921. Dies war die erste Entwicklung des Gezeitenerzeugungspotenzial in harmonischer Form erfolgen: Doodson unterschieden 388 Gezeitenfrequenzen. Doodson Analyse des Jahres 1921 wurde auf dem damaligen neuesten Mondtheorie EW Brown basiert. Doodson entwickelte ein praktisches System für die Festlegung der verschiedenen harmonischen Komponenten des fluterzeugende Potential, siehe unten für die Doodson Numbers.

Doodson wurde auch in der Gestaltung der Gezeiten-Vorhersage-Maschinen, von denen ein weit verbreitetes Beispiel war die "Doodson-Lege TPM" beteiligt.

Neben anderen Werken war Doodson auch Co-Autor der "Admiralty Manual of Tides", HMSO London 1941 ,, 1973 nachgedruckt.

Weitere biographische Informationen vom National Oceanography Centre, dessen Liverpool Anlage war früher zur Verfügung der Liverpool Sternwarte und Tidal Institute, Teil des britischen Natural Environment Research Council, von denen Doodson wurde Direktor.

Im Mai 1933 wurde er zum Fellow der Royal Society Seine Nominierung liest

Im Jahr 1944, als die Alliierten bereitete die Invasion von den Nazis besetzten Frankreich, wollten sie an der ersten Ampel zu landen, wenn es war Ebbe, so versteckte Hindernisse zu sehen war. Doodson wurde angeworben, um herauszufinden, die Gezeiten-Muster unter Verwendung seines mechanisierten Rechner. Seine Berechnungen zeigten, dass 05 bis 07 Juni würde die beste Kombination von Vollmond und ideal Gezeitenbedingungen und D-Day ordnungsgemäß erfolgte am 6. Juni 1944 zur Verfügung.

Doodson starb in Birkenhead 10. Januar 1968. Er war zweimal verheiratet. Er heiratete zunächst 1919 Margaret, Tochter des JW Galloway, ein Straßenbahningenieur von Halifax mit der er eine Tochter hatte, der 1936 starb, und einen Sohn, dessen Mutter starb kurz nach seiner Geburt im Jahr 1931. Er heiratete zweitens 1933 Elsie May , Tochter von WA Carey, die ihn überlebt.

Doodson Numbers

Um die verschiedenen harmonischen Komponenten des fluterzeugende Potenzial geben, entwickelt Doodson ein praktisches System, das noch in Betrieb ist, mit was man die "Doodson Zahlen" auf der Grundlage der sechs "Doodson Argumente" oder Doodson Variablen aufgerufen.

Die Anzahl der verschiedenen Frequenzen Gezeiten groß ist, aber sie können auf der Basis von Kombinationen von kleinen ganzzahligen Vielfachen, positiv oder negativ, von sechs Grundwinkelargumente spezifiziert werden. Im Prinzip kann die Grund Argumente möglicherweise in einem der vielen Arten angegeben werden; Doodson Wahl seiner sechs "Doodson Argumente" wurde weit verbreitet in Gezeiten Arbeit verwendet. Im Sinne dieser Doodson Argumente kann jedes Gezeitenfrequenz dann als Summe aus einem kleinen ganzzahligen Vielfachen eines jeden der sechs Argumente aus angegeben werden. Die resultierenden sechs kleinen ganzzahligen Multiplikatoren effektiv codieren die Frequenz des betreffenden Gezeiten Argument, und diese sind die Doodson Nummern: in der Praxis alle außer dem ersten, normalerweise nach oben vorgespannt, um +5 negative Zahlen in der Schreibweise zu vermeiden.

Die Doodson Argumente sind in der folgenden Weise festgelegt, in abnehmender Häufigkeit:

 ist "Mittlere Lunar Time ', die Greenwich Stundenwinkel der mittleren Mond plus 12 Stunden.

 ist der mittlere Längengrad des Mondes.

 ist die mittlere Länge der Sonne

 ist die Länge der Monddurchschnitts Perigäum.

 ist das Negativ der Länge der Monddurchschnittsaufsteigenden Knoten auf der Ekliptik.

 oder ist die Länge der Sonnendurchschnitts Perigäum.

In diesen Ausdrücken die Symbole ,, und beziehen sich auf eine alternative Reihe von grundlegenden Winkel Argumente, bei dem -

Es ist möglich, mehrere Hilfsvariablen auf der Grundlage von Kombinationen von diesen zu definieren.

In Bezug auf dieses System kann jedes Gezeitenkomponente Frequenz durch seine Doodson Nummern identifiziert werden. Die stärksten Gezeitenbestand "M2" hat eine Frequenz von 2 Zyklen pro Mondtag, werden seine Doodson Nummern in der Regel schriftliche 255,555, was bedeutet, dass seine Frequenz der doppelten ersten Doodson Argument zusammengesetzt, und null mal alle von den anderen. Die zweite stärksten Gezeitenkomponente "S2" ist der Sonne durch, dessen Doodson Nummern 273,555, so dass seine Frequenz mit der doppelten ersten Doodson Argument besteht, + 2-fache der zweiten, -2 fache der dritten und Nullzeiten jedes die anderen drei. Diese Aggregate der Winkelwert von mittleren Sonnenzeit + 12 Stunden. Diese beiden stärksten Frequenzkomponenten haben einfache Argumente für die die Doodson System möglicherweise unnötig komplex erscheinen, aber jede der Hunderte von anderen Teilfrequenzen kurzzeitig in einer ähnlichen Weise festgelegt werden, welche in der Summe die Nützlichkeit der Codierung.

Tidal Bestandteile - Eine Reihe von weiteren Beispielen kann in Theorie der Gezeiten zu sehen.

Verwendung

Die übliche Analyse einer periodischen Funktion ist im Hinblick auf die Fourier-Reihe, das heißt, über einen Beobachtungszeitraum dabei ein Zeitintervall, wird das Verhalten in Bezug auf die sinusförmigen Zyklen analysiert mit null, ein, zwei, drei usw. Zyklen daß Periode; in anderen Worten, eine Sammlung von allen Frequenzen ein Vielfaches einer bestimmten Grundfrequenz. Wenn zum Beispiel werden die Messungen an gleich beabstandeten Zeiten gemacht, dann gibt es Beobachtungen und die Standardanalyse liefert ein Amplituden und Phasenwert für verschiedene Frequenzen mit einer Periode, ,,, usw.

Im Fall der Gezeitenhöhe Analyse der Situation ist komplexer. Die Frequenz und die Phase des zwingt Zyklus aus astronomische Beobachtungen bekannt und es ist nicht nur eine solche Frequenz. Die wichtigsten Zeiten sind die Zeit der Erde Revolution, den Abschluss der Umlaufbahn des Mondes um die Erde, und die Umlaufbahn der Erde um die Sonne. Notorisch keines dieser Zyklen sind geeignete Vielfache voneinander sind. Anstatt also mit einer Frequenz und deren Harmonischen fortzufahren, werden mehrere Frequenzen verwendet.

Ferner ist an jeder Frequenz ist der Einfluss nicht genau sinusförmig. Für jede Grundfrequenz weist die Gezeitenkraft die Form - das heißt, eine Amplitude, eine Winkelfrequenz, und eine Phase der Auswahl einer Null-Zeit und der Orientierung des astronomischen Attribut zu diesem Zeitpunkt Null stehen. Da jedoch die Umlaufbahn nicht kreisförmig sind, die Größe der Kraft variiert, und diese Variante ist auch als ein Sinusfaktor modelliert, so dass die Amplitude durch wobei für die Größe der Variation um den Mittelwert des, die Winkelgeschwindigkeit gegeben dieser Variation und dessen Phase mit Bezug auf die Zeit.

Aufgrund dessen kann ein Produkt von Cosinustermen in die bequemer Zugabe von zwei einfachen Cosinusterme aufgeteilt werden, aber die Frequenzen aufweisen, die die Summe und die Differenz der Frequenzen der beiden Produktterme sind. So, wo es eine Kosinusterm deren Amplitude variiert, gibt es nun drei Begriffe, mit Frequenzen ,, und. Ferner kann, obwohl eine Variation auch durch ein Kosinus Kurve dargestellt, es ist nicht genau durch eine Cosinus-Kurve dargestellt und so jeweils hervorbringt weiteren Bedingungen, die ein Vielfaches der Grundfrequenz sind ebenso wie bei der einfachen Fourier-Analyse mit einer Grundfrequenz in dem die Variations analysiert nicht exakt sinusförmig.

Ein entschlossener Analyse, wie Doodson brillierte an, erzeugt nicht nur Dutzende von Begriffen, sondern Hunderte und der Doodson Nummer ist ein Teil der Organisation der Sammlung. Eine bestimmte Komponente wird mit einem Namen und seine Winkelfrequenz hinsichtlich der Doodson Nummer spezifiziert, die anzeigen, welche astronomischen Frequenzen wurden hinzugefügt spezifiziert und subtrahiert für diese Komponente beschrieben. Wenn somit ,, ,, sind die astronomische Grundfrequenzen und eine bestimmte Komponente hat eine Frequenz, dann würde seine Doodson Anzahl als 0110-3 Bedeutung gegeben werden. Um die typographische Unbequemlichkeit negativen Vorzeichen zu vermeiden, kann die Ziffernfolge mit fünf auf jeder Komponente aufgenommen dargestellt, damit phantasie Beispiel würde als 566.525 präsentiert werden, wobei jedoch die erste Ziffer möglicherweise nicht fünf zugegeben.

Genaue Verwendung hängt von der genauen Wahl der Komponentenfrequenz Definitionen, ob fünf zugesetzt und auch, da einige Kräfte unterscheiden sich nur langsam mit der Zeit eine Berechnung einmal monatlich könnte so bestimmten Komponenten ausreichen könnte nicht in Summa folgenden abgetrennt werden dass eine Variation.

Beispiel

Dieses wird von einem Skript für die MATLAB-System angepasst, und seine Hauptverdienst ist, dass es eigentlich gar erzeugen eine geeignete Kurve. In allgemeineren Arbeit werden Zeiten und Phasen in der Regel auf GMT, und die Vorhersage würde mit den tatsächlichen Daten und Zeiten mit Anmerkungen versehen werden.

Ergebnisse

Dies zeigt das gemeinsame Muster von zwei Watt Peaks in einem Tag, obwohl daran, dass die Wiederholungszeit ist nicht genau zwölf Stunden, aber 12,4206 Stunden. Die beiden Spitzen sind nicht gleich: die Zwillings Gezeiten- Ausbuchtungen unter dem Mond und auf der anderen Seite der Erde mit dem Mond ausgerichtet sind. Bridgeport liegt nördlich des Äquators, so, wenn der Mond nördlich von Equator auch und glänzend nach Bridgeport, ist Bridgeport näher an seine maximale Wirkung als etwa 12 Stunden später, als Bridgeport ist auf der anderen Seite der Erde, vom Mond und der hohen Flut Ausbuchtung bei Bridgeport Längengrad sein Maximum südlich des Äquators. Damit sind die beiden Hochwasser am Tag wechseln sich in Maximalhöhen: Unter hoch, höher hoch, und immer wieder. Ebenso für die Ebbe.

Dies zeigt die Springflut / Nipptide Zyklus in den Amplituden der Gezeiten, während der Mond umkreist die Erde aus in einer Linie, wenn die beiden wichtigsten Einflüsse kombinieren, um die Springfluten zu geben, wenn sich die beiden Kräfte einander gegenüberliegen, wie wenn der Winkel Mond - Erde - Sonne liegt in der Nähe neunzig Grad Herstellung der Nipptiden. Beachten Sie auch, wie der Mond bewegt sich um seine Umlaufbahn es ändert sich auch von Norden von Equator um südlich des Äquators. Der Wechsel in den Höhen der Hochwasser kleiner wird, bis sie die gleichen, so saniert, aber mit der anderen Polarität, Wachsen zu einer maximalen Differenz und dann wieder schwindet.

Dies zeigt, etwas mehr als ein Jahr im Wert von Gezeitenhöhe Berechnungen. Die Sonne auch Zyklen zwischen Sein nördlich oder südlich von Equator und als auch der Erde - Sonne und Erde - Mond Abständen ändern auf ihre eigenen Zyklen. Keiner der verschiedenen Zykluszeiten sind angemessen, und das Muster wird nicht wiederholt.

Denken Sie immer daran, dass berechnete Gezeitenhöhen nicht berücksichtigen Wettereffekte, noch sind irgendwelche Änderungen an Bedingungen, da die Koeffizienten bestimmt wurden, wie beispielsweise Bewegung der Sandbänke oder Bagger usw.

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