HALLEY.
I. Halley élete. – Asztronómiai fölfedezései.
II. Barométeres magasságmérés. – A barométerállás változásai. – A szelek elmélete.
III. Halley optikai vizsgálatai.
IV. A hőmérő. – Fahrenheit.
V. Halley mágnességi vizsgálatai. – Graham – Az északi fény.
I.
Halley élete. – Asztronomiai fölfedezései.EDMUND HALLEY 1656 nov. 8-án a London közelében fekvő Haggerston-ban született. Atyja jómódú szappanos volt. Ifjúságáról csak annyit tudunk, hogy a mathematikai tudományok iránti hajlamai korán fejlődtek, mert már 16 éves korában, a mikor is a londoni Szt.-Pál iskolába járt, különös szeretettel foglalkozott a napórák készítésével és a mágnest megfigyelésével.
1673-ban, tehát 17 éves korában, atyja őt az oxfordi Queen's-college-be küldötte, hol az algebra és a geometria mellett a latin, görög és héber nyelveket egyaránt fényes eredménynyel tanulta. Atyja, hogy az ifjúnak kedvét éleszsze, fizikai és asztronómiai eszközökből álló kis gyűjteményt is vásárolt neki. Angol szappanostól az ilyesmi is kitelik.
Az asztronomia HALLEY-nek csakhamar kedves tudományává lett. 1676-ban e tudományban annyira otthonos volt, hogy a Philosophical Transactions-ben közzétette a napfoltokra vonatkozó, FLAMSTEED-del Oxfordban tett megfigyeléseit, melyek a Nap tengelye körüli forgásának az addigiaknál pontosabb meghatározását eredményezték.
Még többet is mondhatnánk HALLEY-nek amaz asztronomiai munkálatairól, melyeket már ifjúkorában hajtott végre, de mivel őt első sorban mint fizikust akarjuk bemu-
tatni, asztronomiai érdemeinek csak legkiválóbbjairól fogunk szólani.
HALLEY csakhamar belátta, hogy az asztronomia haladása okvetetlenül megkívánja a csillagos ég pontos ismeretét. Mivel az északi égboltozat csilllagainak meghatározása már amúgy is folyamatban volt, elhatározta, hogy TYCHO meghatározásait kiegészítendő, figyelmét a déli égre fogja fordítani. E végből 1676 novemb. havában Szt.-Ilona szigetére utazott. II. Károly király és a Keletindiai Társulat őt hathatósan támogatták.
Az expediczió eredménye nem volt olyan fényes, mint HALLEY reménylette. Sűrű ködtömegek borították az eget, melyet átvizsgálni a leghőbb vágya volt. Fáradsága nem maradt ugyan eredmény nélkül – a többi között megfigyelte a Merkur átvonulását a Nap előtt – mégis az éghajlati viszonyok s egy adminisztrativ magasabb hivatalnoknak folytonos zaklatásai által lehangolva, egy évi távollét után visszatért Angolországba. Utazásának legfontosabb eredménye egy csillagkatalógus, a Catalogus stellarum australium volt. E műben királyának dicsőségét is meg akarta örökíteni: egy csillagzatot Robur Carolinum-nak azaz Károly tölgyfájának nevezett, ami czélzás volt amaz üres tölgyre, melybe II. Károly a worcesteri herczeg veresége után Cromwell csapatai elől menekült.
A Royal Society a 22 éves HALLEY-t tagjává választotta. Tekintélye folytonosan növekedett; FLAMSTEED őt a dél TYCHO-jának nevezte. A Royal Society Danzigba küldötte, hogy a HEVEL és HOOKE közötti vitát, melyről már szólottunk, eldöntse.
HALLEY a mágnestű deklinácziójáról egy értekezést tett közzé. Az eme tárgyra vonatkozó elméleti vizsgálatai kívánatossá tették, hogy a déli vidékek földmágnességi viszonyaival is megismerkedjék. Az angol kormány, mely HALLEY vizsgálataiból a hajózásra nézve praktikus hasznot vélt húzhatni, HALLEY tervét hathatósan támogatta, s egy hajót bocsátott rendelkezésére, a király pedig hajós-kapitánynyá nevezte ki.
A hajó, HALLEY fővezérlete alatt, 1698 nov. 3-kán indult
el; azonban a kiütött nyavalyák és a hajó alparancsnokának engedetlensége miatt már 1699 julius elején vissza kellett térnie Angolországba.
A kormány az engedetlen hadnagyot elmozdította s HALLEY új legénységgel 1699 szept. 16-án újra elvitorlázott. Miután az Azóri, a Zöldfoki és a Kanári-szigeteket, továbbá Afrika és Dél-Amerika partjainak egyes pontjait meglátogatta, vizsgálatait az Atlanti tenger messzefekvö déli vidékeire terjesztette ki; míg végre a déli szélesség 52°-nál a roppant jégtömegek visszatérésre kényszerítették. HALLEY 1700 szept. 7-én érkezett meg hazájába, a nélkül, hogy a hosszú és fáradságos úton legénységéből valakit elvesztett volna.
Ez az út a tudományra és HALLEY személyére nézve egyaránt hasznos volt. Az előbbeni az első deklinaczió-térképpel gazdagíttatott, az utóbbi pedig egy hajóhad parancsnokának czímét s félfizetését mint élethossziglani járandóságot nyerte.
A király 1701-ben megbízta HALLEY-t, hogy a calais-i csatorna térképét fölvegye, mit HALLEY az akkori készülékek megengedte pontossággal meg is tett.
HALLEY nevét eredményei európaszerte tiszteltté és becsültté tevék. Lipót császár Anna királyné által megkérette őt, hogy egy, az Adriai-tengerben építendő kikötő ügyében tanácsát adrtá és véleményét fejezné ki. HALLEY 1702-ben személyesen elment Isztriába; innét Bécsbe rándult, hol is a császár által kitüntetéssel fogadtatott. Bécsből Hannoverán át visszautazott Angolországba, de később még egyszer elment Ausztriába, hogy a trieszti kikötő megerősítésénél tanácsaival közreműködjék.
1703-ban, WALLIS halála után, Oxfordban a mathematika tanárává lett, 1713-ban pedig a Royal Society titkárává neveztetett ki. 1720-ban, FLAMSTEED halála után, a greenwichi csillagvizsgáló igazgatójává lett. Ő volt a második, ki ezt a fontos állást betöltötte; hivatalát elődjéhez méltó dicsőséggel haláláig vezette.
Az utolsó kitüntetés 1729-ben érte, a mikor a párisi akadémia külső tagjáúl megválasztatott.
HALLEY 1742 január 25-én, 86 éves korában Greenwichben halt meg.
HALLEY, a hol csak megfordult, mindenütt a ritka tehetségű tudós és a szeretetreméltó ember emlékét hagyta maga után. Nagyszámú műveiben ellenfeleiről mindig a megillető elismerés és méltányosság hangján szól; hazafisága soha sem csábította el őt arra, hogy a külföldiek iránt tartozó elismerésről megfeledkezzék.
HALLEY a nálánál 14 évvel idősebb NEWTON-nak benső barátja volt, s mindamellett hogy ő túlságosan skepszises, NEWTON pedig nagyon is vallásos érzületű volt, barátságukat mi sem zavarta meg. HALLEY-nek a gravitáczió elméletéhez való viszonyát már említettük; a közötte és NEWTON között fönnálló benső viszony föltüntetésére csak azt akarjuk újra fölemlíteni, hogy. NEWTON az ő biztatásai folytán határozta el magát arra, hogy a Philosophia Naturalis-t közzétegye, s ő volt a híres mű első kiadója. Latinul írt nagyszámú jeles költeményeinek egy részével NEWTON találmányait dicsőítette. E költemények egynémelyike a Philosophia naturalis 1713-diki kiadásának elején olvasható. "E verseket minden hozzáértő becsüli és szükség esetében arról is tanúskodhatnak, hogy a mathematikai tanulmányok sem a kedélyt sem a képzelő tehetséget meg nem zsibbasztják." *
HALLEY asztronomiai vizsgálatai közül dicsőségét egyik sem gyarapította oly nagy mértékben, mint az üstökösökre vonatkozó. NEWTON elmélete alapján 24 üstökösnek pályáját számította ki. Kimutatta, hogy az 1531-, 1607- és 1682-iki üstökös egy és ugyanaz az égitest, melynek pályája sem hiperbola, sem parabola, hanem ellipszis, melynek egyik gyujtópontjában a Nap áll; kimutatta, hogy ez az üstökös zárt pályáját 75 év
* ARAGO, Not. Biogr., III. p. 369.
alatt futja be, tehát előre megmondhatta, hogy az üstökös 1759-ben ujra meg fog jelenni.
Az előre mondott esemény bekövetkezte által az üstökös periodiczitása ki volt mutatva; ugyanez az üstökös 1835-ben is megjelent.
Itt azonban meg kell említenünk, hogy a kornak félszegségei alól HALLEY sem tudta magát teljesen emanczipálni [felszabadítani]. Így például azt hitte, hogy az 1680-iki üstökös volt a vízözön okozója, továbbá, hogy a világ harmoniájával össze nem egyeztethető, hogy a Hold, mint mellékbolygó, nagyobb lehetne Merkur főbolygónál, s hogy Vénus, hold nélküli bolygó létére, nagyobb lehetne a jelentékeny tömegű Hold által kísért Földnél.
HALLEY mondotta ki, hogy a Merkur és Vénus átmenetei a Föld és a Nap közötti távolság meghatározására szolgálhatnak, bár ez az eszme, mint HOOKE-nál említettük, nem kizárólag az övé.
1718-ban azt találta, hogy az állócsillagok némelyike (az Aldebaran a Bikában, az Arcturus a Bootesben, a Sirius a Nagy Kutyában) önálló mozgással bír, de csak szélesség szerinti helyzetváltozásokat észlelt.
Szólhatnánk még egyéb fölfedezéseiről, melyek által fontos vizsgálatok útját egyengette, azonban térjünk át HALLEY-hez, a fizikushoz.
II.
Barométeres magasságmérés. – A barométerállás változásai. – A szelek elmélete.Ha valamely kiváló tehetségű férfiú a sors ama kedvezményében részesül, hogy a tudomány érdekeit az emberi kor legszélső határáig törhetetlen erővel szolgálhatja: előre is bizonyosak lehetünk abban, hogy az általa elért eredmények nem szorítkoznak az emberi tudás egy bizonyos körére, hanem hogy szellemének nemes gyümölcsei a tudás kertjében számtalan gyümölcstermő fára oszlanak szét.
Így áll a dolog HALLEY-vel is. Az a 78 értekezés, melyekkel
a Philosophical Transactions-t gyarapította, nemkülönben többrendbeli önálló munkái és fordításai, melyekkel a tudományok terjesztését mozdította elő, már számuknál fogva is imponálnak s előre sejtetik velünk, hogy az exakt tudományoknak igen nagy körét ölelik föl. S valóban HALLEY szellemének nyomait a fizikának majdnem valamennyi ágában föllelhetjük, azonkívül ahhoz is értett, hogy miképen kell az izoláltaknak látszó egyes tüneményeket a nagy természet háztartására kiterjeszteni és földgömbünk életjelenségeire alkalmazni.
HALLEY a fizikát nem gazdagította ugyan korszakalkotó dolgokkal, de működésével mindenütt nagyot lendített e tudomány ügyén. A csecsemőkorukat élő elméletek nagy részét ha nem emelte is a tökéletesség utolsó fokára, de ehhez a végső ponthoz tetemes közelségbe vitte.
A barométeres magasságmérés első alapját MARIOTTE vetette meg, mivel HOOKE, mint sok más vizsgálatánál, úgy itt is, befejezett eredményre nem juthatott. HALLEY nem haladt a MARIOTTE kijelölte tisztán fizikai úton; elméletét geométriai alapra fektette.
Elméletének alapelve a következő. A MARIOTTE törvényét, mint tudva van, úgy is kifejezhetjük, hogy a feszítő erők és a megfelelő térfogatok szorozmányát állandónak mondjuk; ha mármost valamely derékszögű rendszerben a feszítő erőket abszczisszákkal, a megfelelő térfogatokat pedig ordinátákkal jelöljük, akkor a MARIOTTE törvénye egyenoldalú hiperbolának a végérintőire vonatkozó egyenletet képviseli, és két abszczissza között levő ordináták összege, vagyis a megfelelő hiperbolaívhez tartozó terület a feszítő erők különbségének megfelelő magasság-különbséget képviseli. Mivel pedig a hyperbola-ív területe arányos az abszczisszák logarithmusainak különbségével, HALLEY egyszerűen azt következtette, hogy két észlelő hely magasság-különbsége arányos a megfelelő feszítő erők logarithmusainak különbségével, s evvel levezette azt a legegyszerűbb képletet, melyet elemi tankönyveinkben is – persze, hogy más uton levezetve – föltalálhatunk.
HALLEY az imént előadott tárgyra vonatkozó értekezését 1686-ban tette közzé. Azt kellene hinnünk, hogy eljárásának szabatossága azonnal közelismerésben részesűlt, azonban utána még sokáig helytelen képleteket használtak, sőt a híres BERNOULLI DÁNIEL is az 1738-ban kiadott Hydrodynamiká-jában helytelen képletet állított föl.
HALLEY képletét BOUGUER használta először az 1749-ben Peruban végrehajtott magasságméréseinél.
HALLEY képlete által a barométeres magasságmérés elmélete – legalább elvi szempontból – be volt fejezve, mivel az e tárgygyal foglalkozó későbbi analitikusoknak (LAPLACE, POISSON, stb.) nem maradt egyébb teendőjük, mint hogy HALLEY képletét a hőmérséklet, a nedvesség és a nehézségi erő változásainak tekintetbe vételével korrigálják.
Kevesebb sikere volt HALLEY-nek a barométer-állás változásai okainak kiderítésében. Itt körülbelül a MARIOTTE álláspontját foglalta el, azaz a változásokat főképen a szelek irányának tulajdonította. Szerinte a levegő nyomása a szelek vízszintes sebessége által kisebbíttetik, mely állítás HAWKSBEE-t, a Royal Society experimentátorát (curator of experiments) arra késztette, hogy a HALLEY nézetéről kísérleti úton is meggyőződjék. HAWKSBEE egy nagy golyóba szorított levegőt szűk nyíláson át a barométer edénye fölött ki hagyott áramlani, s valóban a barométerállás 2 hüvelykkel esett. Csakhogy evvel a kísérlettel az volt kimutatva, hogy az áramló levegő mozgása által a csőnek vgy edénynek falaira gyakorolt oldalnyomás kisebbíttetik, nem pedig a HALLEY nézete; mert a barométer szeles időben esetleg akkor is eshetik, ha a készüléket a szobába téve a széltől megóvjuk.
HALLEY-nek a légnyomás változásairól való nézetei nagyobb figyelmet keltettek, mint a magasságmérési képlete; a kérdéssel nagyon sokan foglalkoztak, de a kinyilvánított nézetek értéke vajmi csekély vala. Így példáúl LISTER, Anna királyné orvosa (1638–1712), azt mondotta, hogy a változások oka a kéneső-
ben [higanyban] van; WOODWARD cambridgei orvos és tanár (1665–1728) pedig az Essay towards a natural philosophy of the earth, Lond. 1695. czímű művében azt állította, hogy a levegő nyomását a föld belsejéből időközönként kiiramló gőzök csökkentik. Ez az állítás nagyon merész ugyan, de annál szebb összhangzásban van WOODWARD-nek avval az általánosabb nézetével, hogy valamikor az egész Föld szilárd kéreggel bevont víz-gömb vala, s midőn a felsőbb hatalmak intézkedése folytán a kéreg beszakadt, beállott a vízözön. DE LA HIRE, LEIBNIZ, MAIRAN stb. nézetei szintén nem feleltek meg a valóságnak.
Egy másik fontos tárgy, melyre HALLEY figyelme kiterjedt, az állandó, nevezetesen a passzát-szelek elmélete volt.
E szelek a következő módon jönnek létre: az egyenlítő tájékán a légkör a Nap függélyes sugarai által jobban megmelegíttetik mint a sarkok tájékán a Napnak ferde sugarai által; a megmelegített levegő kitágúl, fölemelkedik, helyét a sarkvidékektől oda áramló hidegebb levegő foglalja el, míg a meleg levegő a sarkvidékek felé áramlik. Az alsó hideg áram, a passzát-szél, a sarkoktól az egyenlítő felé, a felső meleg áram, az antipasszát-szél pedig az ellenkező irányban halad. Azonban a szelek irányai a Föld mozgása által módosíttatnak; a hidegebb levegő oly helyekről jő, hol a Föld forgási sebessége csekélyebb; tehát tehetetlenségénél fogva a Föld mögött nyugat felé elmarad, minélfogva a szél iránya tulajdonképen északkeleti lesz (az északi félgömbön); az ellenkező történik a felső árammal; ez, mivel oly helyről jön, hol a Föld forgási sebessége nagyobb, ugyancsak tehetetlenségénél fogva nem fog egyenest észak felé tartani, hanem a Föld forgási irányában kelet felé előre siet, tehát délnyugati szél jő létre. A déli félgömbön hasonló okoknál fogva a passzát-szél délkeletről, az antipasszát-szél pedig északnyugatról fúj.
HALLEY magyarázata az imént előterjesztett s jelenleg általánosan elfogadott magyarázattal teljesen ellenkezik; szerinte a Nap ott melegíti meg legjobban a levegőt, a hol épen
delel; ott tehát a levegő fölemelkedik s helyét a mindenünnen oda tóduló hideg levegő foglalja el. De mivel a Nap keletről nyugat felé halad, ugyanebben az irányban több levegő áramlik, mint az ellenkezőben. HALLEY szerint az egyenlítőnél a leghevesebb áramnak kellene lennie, a mi a valósággal teljesen ellenkezik, mivel az egyenlítőnél passzát-szelek nincsenek s a föntebbi magyarázat szerint nem is lehetnek, mert az egyenlítőnél az északról és a délről érkező passzát-szelek összetorlódnak.
De hát kitől ered a maiglan is helyesnek tartott föntebbi magyarázat?
GEORGE HADLEY volt az, ki azt 1735-ben a Phil. Transactions-ban közzétette, s hogy azt később mégis HALLEY-nek tulajdonították, ez valószínűleg a rokonhangzású nevek fölcserélésének tulajdonítandó.*
HADLEY elmélete, mely a metorológia egyik legfontosabb tana, nem részesült a kellő elismerésben. Sőt a berlini akadémia 1746-ban pályadíjat tűzött ki annak a kérdésnek megoldására, hogy mily irányt követnének a szelek, ha a föld vízzel teljesen be volna borítva. A pályadíjat D'ALEMBERT nyerte el, ki a mérséklet-változásokat figyelembe se vette s a passzát-szél keletkezését a Nap és Hold attrakcziójának tulajdonította, minélfogva a D'ALEMBERT munkájának jelenleg már csak mathematikai becse van.
HALLEY-nek a passzát-szelek körül az az érdeme még is megvan, hogy ő volt az első, ki eme tüneményeket megismer-
* A tükör-sextáns föltalálója nem GEORGE, hanem JOHN HADLEY volt, ki NEWTON-féle igen nagy tűkör-teleskópokat is készített. Kulonben JOHN HERSCHEL a tűkör-sextánsnak, emez a hajózásra nézve oly fontos eszköznek a föltalálását NEWTON-nak tulajdonítja. J. HADLEY az ő sextánsát 1731-ben mutatta be a Royal Societynek, NEWTON pedig a készülék leírását HALLEY-vel közölte, de ez utóbbi a NEWTON értekezését nem tette közzé, s ezt csak a HALLEY halála után találták meg hátrahagyott kéziratai között. WILDE, Gesch. d. Optik, II. p. 92.)
tette, s e szeleket valamint az Indiai-oczeánon uralkodó monszún nevű szeleket térképen is előtűntette.
III.
Halley optikai vizsgálatai.A dioptrika a fizikának az az ága, mely egy fizikai egyszerű törvényből, a sugártörés törvényéből kiindúlva, magasabb spekulácziót igénylő tárgyalások nélkül is fontos szerepet játszik.
A dioptrika megelégszik egy alaptörvénynyel, a többi a geometria dolga; innét van, hogy a dioptrika fejlődése független a fényelméletek fejlődésétől. De annál fontosabb szerepe van mint külső segítő eszköznek, s mint ilyen, nem csupán a fizika fejlődését támogatja, hanem a fizika köréből kilépve, az összes természettudományok szolgálatába szegődik.
HALLEY idejében a messzelátók már feltaláltattak s KEPLER már megalapította volt a dioptrikát ama szabályokkal, melyekkel az egyes lencsék gyújtótávolságait kiszámította. A KEPLER utáni kornak nem maradt egyéb feladata, mint hogy a dioptrika általános elméletét mathematikailag megalapítsa.
Az első, ki a gyújtótávolságok kiszámítását egy általános szabályra akarta visszavezetni, BONAVENTURA CAVALIERI volt, ki a mathematika történetében is díszes helyet foglal el. CAVALIERI az Exercitationes geometricae sex, Bononiae 1647. czímű művében egy általános szabályt vezetett le, mely szerint a gyújtótávolságok kiszámíthatók. Azonban CAVALIERI még nem volt képes arra, hogy e szabályból az egyes lencsékre, mint különös esetekre vonatkozó szabályokat levezesse, minélfogva, miként KEPLER, a szabály helyességét minden egyes esetre bizonyította be.* Különben is, CAVALIERI csak arra az esetre szorítkozott, midőn a sugarak a lencse főtengelyével párhuzamosak. A divergens és
* WILDE, I. m. I. p. 273.
a czentrális sugarak egyesülési pontját BARROW, NEWTON tanítója határozta meg, még pedig nagyon hosszadalmas és fárasztó geométriai módszerrel, külön-külön mindegyik lencsére.
A szóban forgó feladat általános megfejtése HALLEY érdeme.
A képlet, melyet HALLEY 1693-ban közzétett, egészen általános s kifejezi a bármely tárgy-távolságnak megfelelő kép-távolságot. HALLEY képletét jelenleg már senkisem tartaná ugyan tetszősnek, de egyszerű átalakítások után, nevezetesen, ha a lencse vastagságát elhanyagoljuk, visszavihető arra az alakra, melyet a tankönyvek a dioptrika alapképletének neveznek, s mely képlet azt fejezi ki, hogy a kép- és a tárgytávolság visszás értékeinek összege egyenlő a lencse-fölületek sugarai visszás értékeinek különbségével, szorozva az egységgel kisebbített törési együtthatóval. (*) Ez a képlet, melyet végtére HALLEY képletének nevezhetnénk s a melyet – ha a tárgy- és képtávolságokat a gyújtóponttól számítjuk – még jobban egyszerűsíthetünk, mint említők, csak akkor áll, ha a lencse korlátlanúl vékony mindamellett, hogy már olyan elméletekkel rendelkezünk, melyek a lencsék vastagságának figyelembe vételével is rendkívül egyszerű képleteket adnak, a HALLEY képlete még most is a legtöbb tankönyvben szerepel.
Megjegyzendő még, hogy HALLEY-nek az a képlete, mely kifejezi a képtávolságot, midőn a törő közeg csak egy gömb-felület által határoltatik, magában foglalja a gömbi tükrök képletét is, azaz kellő átalakítások után – ha a törési együtthatót a negativ egységnek veszszük – az utóbbi képletre visszavezethető.
Mindamellett, hogy HALLEY képlete az igényeknek teljesen megfelelt, DAVID GREGORY a két évvel később kiadott Catoptricae et dioptricae sphaericae elementa, Oxon. 1693. czímű művében mégis BARROW hosszadalmas módszerét követte.
HALLEY az optika történetében még egy nevezetes észlelet által is szerepel. Ugyanis 1716-ban egy búvárharangban nagy mélységre leereszkedvén, kezeit egészen vöröseknek látta,
(*) A képlet a következő:
1
k
+
1
f
= (
1
R1
–
1
R2
)·(n–1)
[NF]
miből azt következtette, hogy a tenger vize a zöld sugarakat visszaveri, de a vöröseket átereszti.
IV.
A hőmérő. – Fahrenheit.AMONTONS, BOYLE, GUERICKE, HOOKE és NEWTON egyaránt fölismerték a hőmérés fontosságát, s bár egyes vizsgálataikban az egyes anyagok kiterjedési viszonyaira is kiterjeszkedtek, még sem sikerült nekik egy a közhasználatra alkalmas, általánosan elfogadható hőmérési rendszert megállapítani, pedig a mérséklet mérésének elvével már mindegyikük tisztában volt.
HALLEY sem volt szerencsésebb ezen a téren, mi a legvilágosabban kitűnik abból, hogy a hőmérő állandó pontjaiúl a borszesz forró pontját és mély pinczék mérsékletét ajánlotta. A víz forrópontjának állandóságát ismerte ugyan, de a fagyópontéban ő is csak úgy kételkedett mint BOYLE. A kénesőnek a hőmérők készítésére alkalmas voltát pedig egészen félreismerte, mivel kiterjedését, melyet épen úgy mint a vízét, kísérletileg meghatározni törekedett, nem találta eléggé szembeötlőnek. Ez annyival is inkább föltűnő, mivel ugyancsak ő jegyezte meg, hogy bármily csekély legyen is a kéneső kiterjedése, a barométer-állásra mégis befolyással kell lennie.
Mivel a hőmérőn tett legfontosabb javítások a XVIII-ik század első felében befejeztettek, helyén lesz, ha eme javítások történeti menetét megismertetjük.
A javításnak igazi haladást tanusító első lépése ott kezdődik, midőn az állandó mérsékleti pontok által kitűzött alaptávolság egyenletesen kiterjedő hőmérési anyag használata mellett, bizonyos számú, egymás között egyenlő részekre osztatott. E tekintetben DELANCÉ-t illetné meg az elsőbbség, mivel az 1688-ban Amsterdamban megjelent Traité des thermomètres etc. czimű művecskéjében leírta, hogy miképen kell a hőmérő
skáláját készíteni. * Sajnos, hogy DELANCÉ nem a RENALDINI ajánlotta állandó pontokat: a víz fagyó és forró pontját, hanem az olvadó vajnak, mély pinczéknek s egyéb ilyes dolgoknak mérsékletét vette föl; minélfogva bizvást mondhatjuk, hogy a hőmérők javításának tulajdonképeni alapját FAHRENHEIT vetette meg.
DANIEL GABRIEL FAHRENHEIT 1686-ban Danzigban született s a kereskedői pályára szánta magát. A fizika iránti hajlamai miatt a választott pályáról csakhamar lelépett s ismereteinek kiegészítése végett Angol-, Franczia- és Németországban többrendbeli utazást tett. Meghalt 1736-ban Hollandiában.
FAHRENHEIT korán foglalkozott hőmérők készítésével. Hőmérői eleintén borszeszhőmérők voltak s készítésükben oly nagy ügyességre tett szert, hogy e miatt a fizikusok körében közkedveltségnek örvendett. 1714-ben WOLF, halle-i híres tanárnak két különböző hosszú hőmérőt adott. WOLF nagyon elcsodálkozott e hőmérők egyenlő járása fölött, mindakettő egészen pontosan ugyanarra a fokra mutatott. Mivel eme tulajdonság akkoriban a hőmérők ritka erényei közé tartozott, WOLF azt az alkalmazott borszesz különös sajátságainak tulajdonította s a két hőmérőről az Acta Eruditorum-ban külön értekezést írt.**
FAHRENHEIT csak 10 évvel később adta elő a skála készítésénél követett eljárását. Ez abból állott, hogy a hőmérőt jég és konyhasó vagy szalmiasó keverékébe tette s azt a pontot, melynél a borszesz megállapodott, zéruspontúl vette. FAHRENHEIT azt hitte, hogy ez a pont a természetben előforduló legnagyobb hidegnek felel meg, mely nézetében őt BOERHAVE, a XVIII-ik század leghíresebb orvosa is támogatta. † Ezután a
* HOEFER, Hist. de la phys. et de la chim., p. 114.
** HOEFER, i. m. p. 115.
† Történt, hogy 1709 telén a hőmérő leszállott erre az "abszolut" zéruspontra, miből némelyek azt következtették, hogy FAHRENHEIT azt a nagy téli hideget vette föl zéruspontúl. Azonban ez a zéruspont már az 1709 előtt készített hőmérők egynémelyikére is följegyeztetett. (POGGENDORFF, i. m. p. 519.)hőmérőt olvadó jéggel kevert tiszta vízbe mártotta, s azt a pontot, melynél a borszesz megállapodott, a jég olvadási pontjának nevezte, s az ily módon meghatározott két pont közötti távolságot 32 részre osztotta. A harmadik állandó pont az egészséges ember szájának vagy hónaljának mérséklete volt, mely a jég olvadási pontjától számítva 96 fokra mutatott. Miután AMONTONS irataiból megismerkedett a forró pont állandóságával, ezt a pontot vette föl fixpontúl s 212-vel jelölte. Ezt az utóbbi beosztást csak meteorológiai czélokra szánt hőmérőkön alkalmazta.
FAHRENHEIT-ről meg kell még jegyeznünk, hogy nem csupán a hőmérővel, hanem egyéb hőtani készülékekkel és kísérletekkel is foglalkozott; így példáúl meghatározta a különböző folyadékok forró pontját, konstatálta, hogy a víz forró pontja a nyomással változik, s ő észlelte először, hogy csendes helyen a víz mérséklete a fagyó pontnál alább is leszállhat, a nélkül, hogy a víz megfagyna, de aztán a legkisebb rázás következtében hirtelen megfagy. Ő volt az első, ki öntudatosan szerkesztett thermobarométert, azaz olyan készüléket, melylyel a levegő nyomását és mérsékletét egyaránt lehet mérni; Végre az Accademia del Cimento tagjai s HOOKE által módosított súly-araeométert javította s annak a jelenleg is használatos alakot adta.*
RÉAUMUR 1730-ban egy borszeszhőmérőt szerkesztett, melynek ismeretes skálája maig is az ő nevét viseli. De a RÉAUMUR skáláját csak a francziák és az olaszok fogadták el, mivel mindegyik nemzet külön skálát akart, azonkívül sokat vitatkoztak a fölött, hogy a borszesz és a kéneső közül melyik az alkalmasabb hőmérő anyag. A leghelyesebb útat CELSIUS, upszalai tanár választotta, ki az alaptávolságot 100 egyenlő
* A NICHOLSON araeométere (1787) nem egyéb mint a FAHRENHEIT-féle, csakhogy úgy van berendezve, hogy szilárd testek sűrűségének meghatározására is szolgálhat.
részre osztotta. A CELSIUS skáláját a svédek 1742 óta használják.
A borszeszhőmérők hírén nagy csorbát ütött MAUPERTUIS, ki lapplandi utazása alkalmával a borszesz rendetlen kiterjedését észlelte. A kénesőhőmérők előnyeit ezután mindinkább elismerték, de a különféle skálák használatában az egyetértés még napjainkig sem állott helyre, mindamellett, hogy CELSIUS skálája a tudományos használatban majdnem általánosan el van terjedve.
V.
Halley mágnességi vizsgálatai. – Graham. – Az északi fény.HALLEY-nek sokoldalú tudományos törekvései között jelentékeny helyet foglalnak el a földmágnességre vonatkozó észleletei és elméleti vizsgálatai. E téren két értekezéssel s egy deklináczió-térképpel örökíté meg nevét.
Az első értekezésben, mely 1683-ban jelent meg, összeállította a deklináczió nagyságát az északi és déli félteke különböző pontjaira. Hogy a deklináczió különböző értékei között bizonyos elméleti összefüggést mutathasson ki, elfogadta GILBERT földmágnességi elméletét, csakhogy a földmágnesnek HALLEY-nél négy sarka van, melyek a Föld asztronómiai sarkai közelében feküsznek. Magának HALLEY-nek is föltűnt emez állítás merész volta, mivel nem ismert olyan mágnest, melynek kettőnél több sarka lett volna, s hogy elméletét valószínűvé tegye, föltette, hogy a Föld belsejében egy konczentrikus gömb van, melyet a föld kérgétől valamely folyadék választ el, s a melynek épen úgy mint a szilárd kéregnek, két önálló sarka van.
Az 1692-ben közzétett második értekezés az első folytatásának tekinthető, mert abban már a deklináczió változásainak okaival foglalkozik. Szerinte a deklináczió változása az által jő létre, hogy a Földben levő golyó mozog, minélfogva a Földnek két nyugvó és két mozgó sarka lett volna.
Mindezekből kitűnik, hogy HALLEY érdemei nem annyira szerencsés elméletekből, mint inkább gondos észleletekből állanak; különös elismerést érdemel az az eszméje, hogy a deklinácziót grafikailag előtüntesse. Az egyenlő deklináczióval biró pontokat folytonos vonallal kötötte össze, tehát az 1701-ben közzé tett térkép az izogon-vonalak rendszerét tüntette elő. Ez a térkép nemcsak azért becses, mert vele az izogon-vonalak helyzetváltozásait itélhetjük meg, hanem azért is, mivel a fizikai geografiával foglalkozókat hasonnemű térképek szerkesztésére buzdította. Az első inkláczió-térképet, vagyis az izoklin-vonalak rendszerét a svéd WILCKE tette közzé 1768-ban.
A XVIII-ik század eleje a földmágnességi vizsgálatokra nézve termékeny korszak maradna még akkor is, ha HALLEY-nek tevékenysége nem hagyott volna oly jelentékeny nyomokat maga után. Kiváló figyelmet érdemelnek GRAHAM észleletei. GEORGE GRAHAM (1675–1751) korának egyik legügyesebb órása és műszerkészítője s e mellett elméleti tekintetben is oly kiváló készültségű férfiú volt, hogy a Royal Society őt tagjává választotta.* GRAHAM 1722-ben nagyszámú észleletei alapján fölismerte, hogy a deklináczió-tű irányát egy nap folyamában úgy változtatja, hogy a deklináczió bizonyos maximumot és minimumot ér el. GRAHAM az inklináczió változásait is észlelte, de a változásokat sokkal rendetlenebbeknek találta, semhogy azokból valami szabályszerű periodust fölismerhetett volna.
GRAHAM a földmágnesség intenzitásáról is először alkotott tiszta fogalmat. Szerinte a mágnestű a Föld mágneses ereje miatt leng, épen úgy a mint valamely inga a Föld nehézségi ereje által leng. Sőt az intenzitás változásait is fölismerte, mert
* Műszerei, melyekkel a greenwichi csillagvizsgálót látta el, a HALLEY elismerését a legnagyobb mértékben kivívták és az addigiaknál sokkal szabatosabb észleleteket tettek lehetőkké. A műszerkészítés terén egy igen fontos találmány, az ingák kéneső-compenzácziója által örökíté meg nevét. Találmányát 1726-ban publikálta. A rostély-kompenzácziót a kéneső-kompenzáczióval együtt JOHN HARRISON találta föl.
lengéskísérleteiből azt következtette, hogy a Föld mágneses ereje, úgy mint a nehézségi erő, állandó nem lehet.
GRAHAM észleletei, mindamellett, hogy önmaga készítette nagyon pontos eszközöket használt, szabatosaknak még sem nevezhetők; ő csak a pontosabb észleleteknek s az ezekből vonható tapasztalati törvényeknek útját egyengette.
A XVIII-ik század elején végrehajtott mágnességi vizsgálatok között nem utolsó helyet foglalnak el azok az elméleti kutatások, melyek az északi fény mibenlétének és keletkezése okainak földerítését tűzték ki czéljokúl.
Az északi fény, vagy helyesebben sarki fény – mivel a tünemény a két sark vidékein egyaránt honos – a mi vidékeinken a ritkább tünemények közé tartozván, a természetvizsgálók figyelmét aránylag későn kelté föl. Igaz ugyan, hogy már ARISTOTELES beszélt vörös tűzoszlopokról, nem különben SENECA, PLINIUS és más ókori írók is tesznek említést az égboltozat kigyuladásáról, vérszínéről, de ha eme régi észleleteket az északi fénynyel azonosítjuk is, annyt bizonyos, hogy a tünemény közelebbi fölismerését ép oly kevéssé mozdították elő, mint a későbbi észleletek. Feltünő, hogy a sarkvidékek első kutatói, CABOTO, FORBISHER, [!] JOHN DAVIES és HUDSON, kiknek bizonyára volt alkalmuk, hogy a tüneményt teljes pompájában szemléljék, közelebbi megismerését semmivel sem mozdították elő, s csak az 1716-iki nagyon feltünő északi fény, mely egész Közép-Európában látható volt, vonta magára a fizikusok figyelmét. Az 1716-iki tünemény némileg az újság ingerével bírt, mivel az előtt az északi fény hosszú időn át nem volt látható.
HALLEY az 1716-iki tüneményt ugyanebben az évben a Phil. Transactions-ban leírta. Szerinte a fényoszlopok tulajdonképen egyenesek, görbűltségük csak látszólagos és a perspektivás látszat miatt egy pont felé konvergálnak, miáltal az északi fény koronája keletkezik. Továbbá föltette, hogy a tünemény nem önfényű jelenség, hanem ködszerű fölszálló tömeg, mely a Föld árnyékából kilépvén, megvilágíttatik, minélfogva két
szemlélő két különböző északi fényt lát. Ez a magyarázat, mely némileg a szivárvány elméletére emlékeztet, téves ugyan, de mégis figyelmet érdemel, mivel a tüneményt a Föld mágnességével kapcsolatba hozza, a mi annyival is inkább föltünő, mivel HALLEY az északi fénynek a mágnestűre gyakorolt zavaró hatásait még nem ismerte. HALLEY volt az első, ki azt az észleletet tette, hogy a fényoszlopok a déllőtől nyugat felé épen akkora szöggel térnek el, mint a deklináczió-tű, s nyilvánvaló hogy ez az észlelet erősítette meg őt abban a nézetben, hogy az északi fény és a földmágnesség között valami összefüggésnek kell lenni. Sőt úgy látszik, hogy DESCARTES mágneses örvényeit sem vetette el, mert azon volt, hogy ezeket kísérletileg szemlélhetőké tegye, mely czélból gömbalakú aczélmágnes fölé tartott papírra, vasreszeléket hintett s ennek csoportosulásait megfigyelte. Különben DESCARTES az északi fényt a sarkvidékeknél fölhalmozódó hó- és jégtömegek által visszavert fénynek tekintette. Ezt a nézetet TRIEWALD, a stoekholmi akadémia tagja 1747-ben újra föleleveníté, s helyességét kísérletekkel ís ki akarta mutatni. A hallei WOLF szerint az északi fény a sarkvidékeken fölszálló salétromos és kénes gyulékony gőzökből áll.
A XVIII-ik század folyamában még több kiváló tudós foglalkozott a szóban forgó tüneménynyel. MAIRAN az északi fényt kapcsolatba hozta az állatövi fénynyel, ama kúpos fényívvel, mely az éjnapegyenlőségek idejében, nevezetesen tavaszkor a Nap lemente után a nyugati égen, őszkor pedig a Nap fölkelte előtt a keleti égen látható. MAIRAN szerint az északi fény az állatövi fénynek és a földi légkörnek keverődéséből ered; észleleteit és hipothézisét a Traité de l'Aurore boréal, Paris, 1733. czímű művében tette közzé, s lehetséges, hogy az ő hipothézise azért talált kedvező fogadtatásra, mert az általa észlelt fénynek alakja csakugyan az állatövi fényre emlékeztetett.
MAIRAN hipothézise ép oly tarthatatlan, mint az EULER-é.
EULER szerint az északi fény az üstökösök farkával rokon tünemény. Azonban MAIRAN-t illeti az érdem, hogy először észlelte ama fontos tényt, hogy az északi fény koronája az inklinácziós tű irányának megnyújtásába esik. Ez volt a második észlelet, melyből a tüneménynek a földmágnességgel való összefüggésére következtetni lehetett.
Nem kevésbbé föltünő a harmadik összefüggés, mely abban áll, hogy az északi fény alkalmával a deklinácziós tű rendkívül ingadozik, még pedig oly helyeken is, melyeken az északi fény nem is látható. HUMBOLDT ezt a tüneményt nagyon találóan mágnességi viharnak nevezte.
Az első mágnességi vihart HJORTER, az upszalai csillagvizsgáló obszervátora észlelte. HJORTER, ki CELSIUS megbízásából a mágnestű napi változásait figyelte, 1741. márczius 1-én föltünő ingadozásokat vett észre s ezeket az ugyanazon napon föltünt északi fénynek tulajdonította, mely nézetében CELSIUS is támogatta.
Mindamellett, hogy az újabb időkben számos alapos megfigyelés történt, a tünemény fizikai okait földeríteni mindeddig nem sikerült s bizonyosnak csak annyit tarthatunk, hogy az északi fény a földmágnesség tüneményeivel szoros összefüggésben van. Ha ezt egyelőre eredménynek akarjuk tekinteni, ne feledjük, hogy ez eredmény elérésére HALLEY tette meg az első lépést.
Irodalom.
Biogr. Britannica.
WOOD, Athen. Oxon., II. köt.
THOMSON, History of the Royal Society, London, 1842.
CHALMERS, General Biogr. Dictionary.
ARAGO, Not. Biogr., III.