، مقالات،

آلة لورد كلفن للتنبؤ بالمد والجزر – IEEE Spectrum


في عام 1870، وليام طومسون، حدادًا على وفاة زوجته وتدفق الأموال من براءات الاختراع المختلفة المتعلقة بوضع أول كابل تلغراف عبر المحيط الأطلسيقررت شراء يخت. مركبته الشراعية لالا روك, أصبح منزل طومسون الصيفي وقاعدته لاستضافة الحفلات العلمية. كما منحه ذلك خبرة مباشرة في مواجهة التحدي المتمثل في التنبؤ بدقة بالمد والجزر.

لقد كان البحارة دائمًا على دراية بالمد والجزر خشية أن يجدوا أنفسهم على الشاطئ في المياه الضحلة المنخفضة. قام أميرالات البحرية بحراسة مخططات المد والجزر معلومات سرية للغاية. أدركت الحضارات وجود علاقة بين المد والجزر والقمر في وقت مبكر، ولكن لم يتم ذلك حتى عام 1687. وأوضح إسحاق نيوتن وكيف تسببت بها قوى جاذبية الشمس والقمر. وبعد تسعة عقود، عالم الفلك والرياضيات الفرنسي بيير سيمون لابلاس اقترح أن المد والجزر يمكن تمثيلها على أنها تذبذبات توافقية. وبعد قرن من ذلك، استخدم طومسون هذا المفهوم لتصميم أول آلة للتنبؤ بها.

المد الصاعد للورد كلفن

ولد ويليام طومسون في 26 يونيو 1824مما يعني أن هذا الشهر يصادف عيد ميلاده الـ 200 وهو الوقت المثالي للتأمل في عبقريته الشاملة. كان طومسون عالم رياضيات وفيزياء ومهندسًا وأستاذًا للفلسفة الطبيعية. منحته الملكة فيكتوريا لقب فارس في عام 1866 لعمله في مجال الكابل عبر المحيط الأطلسي، ثم رفعته إلى رتبة بارون في عام 1892 لمساهماته في الديناميكا الحرارية، ولذلك غالبًا ما يُذكر باسم اللورد كلفن. لقد حدد القيمة الصحيحة للصفر المطلق، والتي تم تكريمها بوحدة درجة الحرارة في النظام الدولي للوحدات (SI)—كلفن. لقد شارك في كهرباء الغلاف الجوي، وكان من أنصار نظرية دوامة الذرة، وفي غياب أي معرفة بالنشاط الإشعاعي، قام بتقدير ضعيف إلى حد ما لعمر الأرض، والذي قدمه في مكان ما بين 24 مليون و400 مليون سنة.

اشتهر ويليام طومسون، المعروف أيضًا باسم اللورد كلفن، بتأسيسه قيمة الصفر المطلق. كان يؤمن بالتطبيق العملي للمعرفة العلمية، واخترع مجموعة واسعة من الأجهزة المفيدة والجميلة. الصحافة المصورة / علمي

طومسون آلة التنبؤ بالمد والجزر قام بحساب نمط المد والجزر لموقع معين بناءً على 10 مكونات دورية مرتبطة بالحركات الدورية للأرض والشمس والقمر. (هناك في الواقع مئات من الحركات الدورية المرتبطة بهذه الأشياء، ولكن تحليل المد والجزر الحديث يستخدم فقط 37 منها لها التأثيرات الأكثر أهمية.) وأبرزها هو القمر شبه النهاري، والذي يمكن ملاحظته في المناطق التي بها مد وجزر مرتفعان ومد وجزر منخفضان كل يوم، وذلك بسبب تأثيرات القمر. وتبلغ فترة نصف النهار القمري 12 ساعة و25 دقيقة، أي نصف يوم قمري يستمر 24 ساعة و50 دقيقة.

كما اقترح لابلاس في عام 1775، يمكن تمثيل كل مكون من مكونات المد والجزر على شكل منحنى جيب التمام المتكرر، ولكن هذه المنحنيات خاصة بموقع ما ولا يمكن حسابها إلا من خلال جمع بيانات المد والجزر. ولحسن حظ طومسون، ظلت العديد من الموانئ تسجل موجات المد والجزر لعقود من الزمن. بالنسبة للأماكن التي لم يكن لديها سجلات كاملة، صمم طومسون مقياسًا محسنًا للمد والجزر ومحللًا توافقيًا للمد والجزر.

في آلة طومسون للتنبؤ بالمد والجزر، كان كل مكون من المكونات العشرة مرتبطًا بمكون معين للمد والجزر، وكان له تروس خاصة به لضبط السعة. تم توجيه المكونات معًا بحيث تتناسب فتراتها مع فترات مكونات المد والجزر. يقوم ذراع واحد بإدارة جميع التروس في وقت واحد، مما يؤدي إلى جمع كل من منحنيات جيب التمام. وعندما أدار المستخدم ذراع التدوير، قام قلم حبر بتتبع المنحنى المعقد الناتج على لفة ورق متحركة. قام الجهاز بتمييز كل ساعة بعلامة أفقية صغيرة، مما يؤدي إلى إحداث درجة أعمق كل يوم عند الظهر. أتاح تدوير العجلة بسرعة للمستخدم إمكانية تشغيل قراءات المد والجزر لمدة عام في حوالي 4 ساعات.

على الرغم من أن طومسون له الفضل في تصميم الآلة، إلا أنه في ورقته البحثية “مقياس المد والجزر، ومحلل التوافقيات المد والجزر، وأداة التنبؤ بالمد والجزر” (المنشورة في عام 2010) محضر وقائع معهد المهندسين المدنيين)، ويعترف بعدد من الأشخاص الذين ساعدوه في حل مشاكل محددة. قام الحرفي ألكسندر ليجيه بوضع خطة للتروس اللولبية لحركات الأعمدة وقام ببناء النموذج الأولي للآلة والنماذج اللاحقة. أكمل إدوارد روبرتس من مكتب التقويم البحري العملية الحسابية للتعبير عن نسبة سرعات العمود. الأخ الأكبر طومسون، جوامعقام، أستاذ الهندسة المدنية في كلية كوينز بلفاست، بتصميم جهاز تكامل القرص والأسطوانة الذي تم استخدامه في محلل المد والجزر التوافقي. تعتبر شكر طومسون السخية بمثابة تذكير بأن عمل المهندسين هو دائمًا جهد جماعي.

صور لجهازين .  على اليسار، آلة ذات وجه ساعة وأربعة أقراص أصغر.  على اليمين، آلة كبيرة ذات تروس معدنية متعددة مثبتة على حامل طويل.وكما هو الحال مع آلة طومسون للتنبؤ بالمد والجزر، فقد قام هذان الجهازان، اللذان تم تطويرهما في هيئة المسح الجيولوجي والساحل الأمريكي، بدراسة التذبذبات التوافقية للمد والجزر. آلة ويليام فيريل [left] استخدمت 19 مكونًا للمد والجزر، في حين أن الآلة الأحدث من تصميم رولين أ. هاريس وإي جي فيشر [right]، واعتمد على 37 ناخبا. ساحل الولايات المتحدة والمسح الجيوديسي / NOAA

كما هو الحال مع العديد من الاختراعات، تم تطوير جهاز التنبؤ بالمد والجزر بشكل متزامن ومستقل في مكان آخر واستمر في تحسينه من قبل الآخرين، كما فعل علم التنبؤ بالمد والجزر. في عام 1874 في الولايات المتحدة، قام ويليام فيريل، عالم الرياضيات في هيئة المسح الساحلي والجيوديسي، بتطوير تحليل وتنبؤ توافقي مماثل جهاز التي تستخدم 19 مكونات توافقية. جورج داروينقام، الابن الثاني لعالم الطبيعة الشهير، بتعديل وتحسين التحليل التوافقي ونشر العديد من المؤلفات مقالات عن المد والجزر طوال ثمانينيات القرن التاسع عشر. كتب عالم المحيطات رولين أ. هاريس عدة إصدارات من كتاب دليل المد والجزرللساحل والمسح الجيوديسي من عام 1897 إلى عام 1907، وفي عام 1910 قام بتطوير مع إي جي فيشر، آلة التنبؤ بالمد والجزر التي استخدمت 37 مكونات. في عشرينيات القرن العشرين، آرثر دودسون من معهد المد والجزر بجامعة ليفربول في إنجلترا بول شورمان قامت هيئة المسح الساحلي والمسح الجيوديسي بتحسين تقنيات التحليل التوافقي والتنبؤ التي خدمت لعقود من الزمن. ونظرًا لتعقيد الرياضيات، ظلت العديد من هذه الآلات النحاسية القديمة قيد الاستخدام حتى الخمسينيات من القرن الماضي، عندما تولت أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية أخيرًا مهمة التنبؤ بالمد والجزر.

ماذا اخترع اللورد كلفن؟

كقراء منتظمين لـ هذا العمود أعلم أنني دائمًا ما أعرض قطعة متحفية من تاريخ الكمبيوتر أو الهندسة الكهربائية ثم أروي قصة. عندما بدأت البحث في مجموعات المتاحف عن قطعة أثرية مناسبة لطومسون، شعرت بالشلل بسبب كثرة الاختيارات.

لقد فكرت في طومسون جهاز إرسال مزدوج الرصيف، والذي تم تصميمه للاستخدام مع كابل عبر المحيط الأطلسي عام 1858 لتسريع إشارات التلغراف. كان طومسون قد أبحر على متن السفينة HMS أجاممنون في عام 1857 في مهمتها الفاشلة لمد كابل عبر المحيط الأطلسي وكان لها دور فعال في الفريق الذي نجح في النهاية.

صورة لأداة علمية مستطيلة الشكل مصنوعة من الخشب والنحاس. اخترع طومسون جهاز الإرسال المزدوج لتسريع الإشارات في الكابلات عبر المحيط الأطلسي.مجموعة متحف العلوم

وفكرت أيضًا في عرض أحد أعماله مقاييس الكهربية الرباعيةوالتي تقيس الشحنة الكهربائية. في الواقع، قدم طومسون عددًا من الأدوات لقياس الكهرباء، وجزءًا كبيرًا من إرثه هو عمله على المواصفات الدقيقة للوحدات الكهربائية.

لكنني اخترت تسليط الضوء على آلة تومسون للتنبؤ بالمد والجزر لعدد من الأسباب: كان طومسون يحب الملاحة البحرية طوال حياته وقدم العديد من المساهمات في التكنولوجيا البحرية التي طغت عليها أعماله الأخرى في بعض الأحيان. وآلة التنبؤ بالمد والجزر هي مثال للكمبيوتر التناظري المبكر الذي كان أكثر فائدة من ذلك بكثير محرك الاختلاف عند باباج ولكن ليس معروفًا تقريبًا. كما أنها ببساطة آلة جميلة. في الواقع، يبدو أن طومسون كان لديه موهبة في تصميم أجهزة رائعة بشكل مذهل. (آلة التنبؤ بالمد والجزر في الأعلى و العديد من اختراعات كلفن الأخرى موجودة في مجموعة متحف العلوم، في لندن.)

صورة لآلة علمية نحاسية ذات قاعدة مثلثة تدعم أسطوانة ذات 6 جوانب.ابتكر طومسون مقياس الكهربية الرباعي لقياس الشحنة الكهربائية. مجموعة متحف العلوم

لم تكن آلة التنبؤ بالمد والجزر هي مساهمة طومسون الوحيدة في التكنولوجيا البحرية. كما حصل على براءة اختراع أ بوصلة، وساعة فلكية، وآلة السبر، وأ قمة (قاعدة تضم الأدوات البحرية). وفيما يتعلق بالعلوم البحرية، فكر طومسون وكتب كثيرًا عن طبيعة الأمواج. لقد شرح رياضيًا أنماط الاستيقاظ على شكل حرف V التي تحدثها السفن والطيور المائية أثناء تحركها عبر مسطح مائي، والذي يُطلق عليه على نحو مناسب اسم “الموجة المائية”. نمط كلفن الاستيقاظ. كما وصف ما يعرف الآن باسم أ موجة كلفن، نوع من الأمواج يحتفظ بشكله أثناء تحركه على طول الشاطئ بسبب موازنة دوران الأرض مع الحدود الطبوغرافية، مثل الخط الساحلي.

وبالنظر إلى مدى مساهمة طومسون في كل ما يتعلق بالملاحة البحرية، فمن المدهش أن هذه بعضًا من مساهماته أقل الإنجازات المعروفة. أعتقد أنه إذا كان لديك فضول لا يشبع، وفهم قوي للرياضيات والفيزياء، ورغبة قوية في إصلاح الآلات وتطبيق معرفتك العلمية لحل المشكلات العملية التي تفيد البشرية، فإنك أيضًا لديك الوسائل للتوصل إلى استنتاجات عظيمة حول العالم الطبيعي. لا يمكن أن يضر أن يكون لديك يخت جميل لقضاء الصيف فيه.

جزء من أ سلسلة مستمرةالنظر إلى التحف التاريخية التي تحتضن الإمكانات اللامحدودة للتكنولوجيا.

تظهر نسخة مختصرة من هذه المقالة في عدد يونيو 2024 المطبوع تحت عنوان “Brass for Brains”.

من مقالات موقعك

مقالات ذات صلة حول الويب

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى
punjabi sexy bhabhi fuck4tube.com chennai sex picture nandala xxxhindiporn.net reshma bath video سكس جوز الام luksporno.net زوبرى بزاز مولعه pornlyric.com قذف لبن ボイン大好きしょう太くんのhなイタズラ 羽生ありさ mushusei.me 高野麻里佳 エロ
desi aunty porn video zambibo.mobi hindi sexy desi video telugu heroine anushka sex videos sexix.mobi sexy filme hot sex free video manytubeporn.mobi kindgirls keralaxxxsex porn-tube-home.net snehasex saxxcom kitporn.info manipuri naked girls
jyoti pal kings-porno.com marat xxx اجمل ممثلة بورنو kentaweb.com اجمل طيز فى العالم momteachssex indianfuck.org xnxxlocal telugu123 eroanal.info driverxxx مواقع سكس مترجم sextrax.org تحميل افلام نيك منقبات