John Tyndall: 201r. a 21d. od narození muže, co (krom mnoha jiného) objasnil i modř oblohy

Irský fyzik John Tyndall studoval pohyby ledovců, magnetismus, rozptyl světla známý jako Tyndallův jev (s jeho pomocí objasnil modř oblohy), a také měřil ohřev plynů infračerveným zářením - dnes základ chápání skleníkového jevu.   

Jak si je možné přečíst zde: http://zdenekslanina.blog.idnes.cz/blog.aspx?c=771909
už v roce 1856 Eunice Foote(-ová) ve své domácnosti měřila skleníkový jev, a ukázala na roli kysličníku uhličitého a vodní páry. Tři roky poté irský učenec John Tyndall (2.8.1820*-4.12.1893 - tou dobou již působící na Royal Institution of Great Britain) s dokonalejším vybavením její pokusy (fakticky nezávisle, neb o nich zřejmě nevěděl) zopakoval a dospěl ku stejným výsledkům, zveřejnil je avšak v dostupnějším médiu (https://royalsocietypublishing.org/doi/pdf/10.1098/rspl.1859.0017):

Tyndall pracoval na řadě problémů, a jeho jméno dnes figuruje v Tyndallově jevu z r. 1869 týkajícím se rozptylu světla na různých částicích, v tom počtu i na molekulách. Tyndallův jev pak podrobněji analyzoval Lord Rayleigh a ukázal, že intenzita rozptylu je nepřímo úměrná čtvrté mocnině vlnové délky světla. Nejvíce tedy bude ve viditelné oblasti rozptylováno světlo s nejkratší vlnovou délkou, tedy s nejvyšší frekvencí, což je světlo modré a fialové. Fialová složka je však častečně adsorbována ve vyšších vrstvách atmosféry (a lidské oko je nadto méně citlivé k fialové než k modré). Výsledkem je tak modrá barva oblohy. Tomu výkladu dočasně oponoval James Dewar, kterému se podařilo zkapalnit kyslík a zjistil, že kapalný je také namodralý. Nicméně nakonec bylo přijato vysvětlení založené na rozptylu světla (Dewarovo jméno je ale také zachováno - v názvu nádob na přepravu zkapalněných plynů, u nás zvaných ďjuarky). Rozptyl světla (často též Rayleighův rozptyl) je dnes užitečný při určování průměrné molekulové váhy polymerů. Lord Rayleigh (vlastním jménem John William Strutt) získal v r. 1904 Nobelovu cenu za fyziku, zejména za objev argonu. Rayleighovo jméno je spojeno s celou řadou dalších výsledků, zvláštní postavení má tzv. zákon Rayleigh-Jeans. Ten popisoval, co klasická fyzika poskytne pro záření absolutně černého tělesa - v rozporu s pozorováním klasické odvození vede k výsledku, že intenzita záření by s frekvencí měla vzrůstat bez omezení (což se též označovalo jako ultrafialová katastrofa - v tomto názvu je i česká, resp. moravská stopa, neb jej razil Paul Ehrenfest, jehož židovští předci před odchodem do Vídně žili v malém moravském městě Loštice). Tento výsledek zkorigoval teprve Max Planck pomocí spekulativní hypotézy o kvantování energie, což pak bylo ve dvacátých letech potvrzeno po zformování kvantové mechaniky. Záření absolutně černého tělesa je dnes užitečným modelem při racionalizace skleníkového jevu v atmosféře. Vedle Rayleighova rozptylu světla je mimochodem ve spektroskopii důležitý i tzv. Ramanův rozptyl, při kterém dochází ke změnám frekvence, což má základní význam pro vibrační spektroskopii [tento objev učinili indičtí fyzikové C. V. Raman a K. S. Krishnan v r. 1928, Raman za něj obdržel Nobelovu cenu v r. 1930; nezávisle tento jev ve stejném roce (o týden dříve) objevili i dva ruští fyzici G. S. Landsberg a L. I. Mandelstam; udělení Nobelovy ceny jen jednomu z této čtveřice patří mezi jednu z (řady) kontraverzí kolem udílení Nobelových cen].

Tyndallova aparatura na měření ohřívání různých plynů pohlcováním (fakticky infračerveného) záření používala jako zdroj toho záření nádoby C, C' s horkou vodu zahřívané plynovými kahany L, L' - viz. https://www.jstor.org/stable/108724?origin=JSTOR-pdf&seq=1#metadata_info_tab_contents:

Teplotu Tyndall měřil pomocí termočlánku vyhodnocovaného galvanometrem viditelným uprostřed vyobrazení. Fakticky pracoval se dvěma zdroji tepla (tepelného záření - tělesa C, C' s vodou zahřívaná plynovými kahany), umistěnými na opačných stranách kovové trubice se zkoumaným plynem. Jeho nádoby C, C' fakticky představovaly jistou realizaci absolutně černého tělesa - byť jej popisující zákon Stefan-Boltzmannův vznikal postupně až v letech 1879 (Stefan fakticky vyházel z některých měření Tyndalla), 1884 (teoretické úvahy Boltzmanna), což kulminovalo v r. 1900 Planckovou kvantovou hypotézou. Trubice byla uzavřena plátky odštípnutými z krystalu soli kamenné. Jeho přístroj by se mohl nazvat diferenční spektrometr. Rozdíly v zaření produkovaném nádobou s horkou vodou při nebo bez průchodu trubicí se zkoumaným plynem umožňovala měřit dvě stínítka napojená přes termočlánky na galvanometr - z rozdílu v teplotách usuzoval na schopnost plynu adsorbovat infračervené záření. Během roku 1859 Tyndall takto proměřil devět různých plynů a dvacet různých par. Tak například zjistil, že suchý vzduch (zbavený kysličníku uhličitého), kyslík, dusík, či vodík znatelně neadsorbují. Naopak adsorbci jevil kyslík při znečištění ozónem. A výrazně v jeho pozorováních adsorboval třeba etylén, éther, sirouhlík, benzen, metylalkohol, kysličník dusný, apod. A také kysličník uhličitý a vodní pára. Tedy neadsorbovaly diatomické molekuly s identickými atomy, a adsorbovaly víceatomové molekuly - v souhlase s dnešními poznatky o vibrační spektroskopii (včetně vztahů mezi symetrií molekul a jejich infračervenými spektry) a skleníkových plynech. Tyndall své výsledky ve vztahu k atmosféře shrnul do věty: Atmosféra umožňuje vstup slunečního tepla; avšak kontroluje jeho výstup, a výsledkem je tendence akumulovat teplo na povrchu planety. Což dneska detailněji popisujeme v rámci skleníkového jevu s pomocí i infračerveného (infrared) záření vyzařovaného z povrchu Země jako (nedokonalé) realizace absolutně černého tělesa o teplotě kolem 300 K - viz. (záření Země/Earth je vyvedeno modře, pec/furnace fialově, a Slunce/Sun červeně [to vyzařuje i ve viditelné oblasti/(visible light VIS), a samozřejmě také i v ultrafialové (UV) za VIS] http://www.physocean.icm.csic.es/science%2Bsociety/lectures/illustrations/lecture28/blackbody.html :

Tyndall ve svých pracech starší výsledky Eunice Footeové nezmiňuje, a má se za to, že je neznal. Zatímco Tyndall pracoval s infračerveným zářením, Eunice Footeová jednoduše používala celé sluneční spektrum dopadající na Zem. Její měření byla nutně méně přesná než výsledky, které získal Tyndall na svém diferenčním spektrometru. Vědecké bádání bylo v té době výrazně rozvinutější v Evropě než v Americe, a tak se americkým výsledkům ještě nedostávalo pozornosti; k tomu přistupovaly obtíže v přístupu k v Americe tištěným publikacím. Jinak Tyndall ale ve své Bakerovské přednášce případně zmiňuje francouzského matematika Jean-Baptiste Joseph Fouriera, který se k významu atmosféry pro teplotu zemského povrchu dopracoval už v r. 1824 [Bakerovská přednáška (a medaile) je významné ocenění od britské Královské společnosti, pojmenováno po přírodovědci Henry Bakerovi (1698-1774); prvně byla proslovena r. 1775] - https://www.jstor.org/stable/108724?origin=JSTOR-pdf&seq=1#metadata_info_tab_contents :

Dnes jsou všichni tři - Jean-Baptiste Joseph Fourier, Eunice Footeová i John Tyndall - řazeni do galerie průkopníků výzkumů toho, co se v současnosti nazývá skleníkovým jevem.

V úvodu své Bakerovské přednášky Tyndall zmiňuje i svoje studium pohybu ledovců -  dnes jsou po něm ostatně pojmenovány nejen ledovce, ale i hory, ba i krátery na Měsíci a Marsu. Irsko na jeho počest zřídilo ve městě Cork Tyndallův narodní institut orientovaný na výzkumy informačních a komunikačních technologií (Tyndall fakticky i experimentoval s obdobou optických vláken). Ve Velké Británii působí Tyndallovo Centrum pro výzkum klimatické změny se sídlem ve východoanglickém městě Norwich, které se nedávno stalo součástí vládního projektu: Klimatickými výzkumy k odolnému světu s úhrně nulovými emisemi (což souvisí se záměrem celosvětově dosáhnout úhrnně nulové emise do roku 2050).

*Ježto počet znaků v nadpise je dosti omezen, došlo v titulku na neběžné označení  201r. a 21d., tedy 201 roků a k tomu 21 dnů měřeno od 2.8.1820. Tyndall se narodil ve městě Leighlinbridge ma jihu Irska. Zemřel ve městě Haslemere na jihu Anglie, a to nešťastnou náhodou. Tyndall ráno užíval preparát na žaludek, a večer jiný na spaní. Leč ráno 4. prosince 1893 mu choť omylem podala lék na spaní v dávce léku na žaludek. V důsledku tohoto předávkování John Tyndall onoho dne nepřežil sedmou hodinu večerní.

Foto u perexu: Aparatura používaná Johnem Tyndallem pro měření adsorpce infračerveného záření (produkovaného nádobou C s horkou vodou zahřívanou plynovým kahanem L) různými plyny, (případně) vedoucí k jejich ohřevu - viz. https://www.jstor.org/stable/108724?origin=JSTOR-pdf&seq=1#metadata_info_tab_contents .

XI. díl seriálu: 666@Sky - Je naprosto nezbytné, aby nebe bylo blankytné
[blankyt:666THz]
XII. díl seriálu: https://zdenekslanina.blog.idnes.cz/blog.aspx?c=781300
X. díl seriálu: https://zdenekslanina.blog.idnes.cz/blog.aspx?c=773726

This work is licensed under CC BY-NC-ND 4.0