Биография

Английский физик Эдуард Эплтон родился в Брэдфорде (графство Йоркшир). От отца, Питера Эплтона, фабричного рабочего, и матери, Мэри (в девичестве Уилкок) Эплтон, мальчик унаследовал живой интерес к музыке, но к шестнадцати годам внезапно заинтересовался физикой и математикой. Блестящий ученик, он удостоился стипендии для занятий в Хэнсонской средней школе, где учился с 1903 по 1911 г., и в колледже св. Джона в Кембридже, где занимался под руководством Эрнеста Резерфорда и Дж.Дж. Томсона, награждался премиями по минералогии и физике и получил степень бакалавра с высшими отличиями в 1913 г.

Сайт: Электронная библиотека НиТ

Стипендия позволила ему остаться в Кембридже, чтобы проводить аспирантские исследования под руководством У.Г. Брэгга по кристаллографической структуре металлов и минералов.

Когда в 1914 г. разразилась первая мировая война, Э. принял в ней участие, будучи в пехотном батальоне. Вскоре его перевели в инженерные войска, где в качестве офицера связи он занимался радиосвязью и исследовал проблему затухания радиосигналов, а работая с вакуумными трубками, заинтересовался данной областью. Вернувшись в конце войны в Кембридж, он продолжил исследования по применению вакуумных трубок в радиосвязи.

Э. был избран членом ученого совета колледжа св. Джона в 1919 г. и в следующем году был назначен ассистентом-демонстратором по физике в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета. Вместе с Ч.Т.Р. Вильсоном он начал изучать излучение радиоволн во время гроз.

В 1924 г., в возрасте 32 лет, Э. стал профессором физики Лондонского университета. В этом же году вместе с Майлсом Барнетом, его первым аспирантом, он начал изучать распространение радиоволн в атмосфере. В 1902 г. английский физик Оливер Хевисайд предположил, что в верхней части атмосферы находится ионизированный электрический слой, способный отражать длинные радиоволны; именно благодаря этому слою радиосигналу Гульельмо Маркони удалось в предыдущем году пересечь Атлантический океан. Э. задался вопросом, могут ли радиоволны, отражающиеся от слоя Хевисайда – Кеннели, интерферировать с радиоволнами, распространяющимися непосредственно у земли, приводя к ночному затуханию сигналов, которое он наблюдал.

С помощью компании «Бритиш бродкастинг» Э. и Барнет осуществили отражение радиоволн различных частот от слоя Хевисайда – Кеннели 11 декабря 1924 г. С помощью их метода, известного ныне как радиолокация с частотной модуляцией, удалось получить первое экспериментальное подтверждение существованию ионосферы, определить ее высоту, равную 60 милям над землей; этот метод дал толчок развитию радиотехники и проложил путь к изобретению радиолокатора.

Два года спустя после измерения высоты ионосферы Э. открыл второй непроводящий слой, расположенный на высоте 150 миль над поверхностью земли. Большее сопротивление этого слоя, ныне известного как слой Эплтона, позволяет ему отражать коротковолновые радиосигналы. Этим открытием Э. установил возможность прямого радиовещания на весь мир.

С помощью интерференции отраженных радиоволн и волн, распространяющихся вдоль поверхности Земли, Э. продолжал изучать детальное строение и свойства высотных слоев ионосферы всю оставшуюся жизнь. Наблюдая эффект полного солнечного затмения в 1927 г., он установил, что как образование, так и поведение ионосферы определяется солнечным светом. Перейдя от радиоинтерференционного к радиоимпульсному методу измерения высоты, который применялся в Соединенных Штатах, Э. со своими коллегами измерил высоту и строение ионосферы в полярных районах и в более низких широтах. Они обнаружили, что ионосфера испытывает воздействие со стороны излучаемых Солнцем частиц (солнечный ветер) так же, как и со стороны солнечного ультрафиолетового излучения. Наконец, они определили, что высота ионосферы подвержена воздействию лунных приливов.

Через два года после ухода Ч.Т.Р. Вильсона в отставку в 1934 г., Э. занял профессорскую ставку по натурфилософии в Кембриджском университете. Авторитетный член международного сообщества в области радио, он был президентом Международного союза ученых в области радиосвязи с 1934 по 1952 г.

С началом второй мировой войны в 1939 г. Э. был назначен секретарем Управления научных и промышленных исследований – ведущего научно-исследовательского учреждения Великобритании. В этом качестве он не только руководил исследованиями в области военной радиосвязи, но также координировал усилия Великобритании по созданию атомной бомбы. Группа исследователей, которую он собрал в начале 30-х гг., занялась радиолокацией, что в конце концов позволило английским ВВС эффективно отражать германские воздушные налеты. Согласно Роберту Уотсон-Уатту, который работал над совершенствованием радара как английского секретного оружия, если бы не было ранних исследований Э., то радар появился бы слишком поздно, чтобы сыграть решающую роль в битве за Британию в 1940 г. За заслуги в этой области Э. в 1941 г. было пожаловано дворянство. Пока продолжалась война, Э. начал составлять программу послевоенного восстановления, согласно которой Департамент научных и промышленных исследований и вообще ученые должны будут играть важную роль в восстановлении транспорта, налаживании снабжения населения питанием и решении жилищного вопроса.

В 1947 г. Э. был награжден Нобелевской премией по физике «за исследования физики верхних слоев атмосферы, в особенности за открытие так называемого слоя Эплтона». При презентации лауреата Эрик Хюльтен, член Шведской королевской академии наук, обрисовал теоретические аспекты исследований Э., а затем перешел к описанию некоторых практических выгод. Он отметил, что «метод эха, развитый Э. и его сотрудниками... следует рассматривать как предтечу радиолокационных методов, которые успешно использовались союзниками» во время второй мировой войны. Эта технология, добавил Хюльтен, нашла важное применение также в метеорологии и коммерческом радиовещании.

В 1949 г. Э. стал вице-канцлером Эдинбургского университета. Выдающийся руководитель, посвящавший много времени административным обязанностям, он сохранял при этом активный интерес к работе в области атмосферы и находился в тесном контакте с учеными, работавшими в этом же направлении. Во время Международного геофизического года (июль 1957 – декабрь 1958) он играл большую роль в планировании всемирных радиоэкспериментов.

В 1916 г. Э. женился на Джесси Лонг-сон; они воспитали двух дочерей. В 1965 г., год спустя после того, как его первая жена умерла, Э. женился на Элен Эллисон. Спустя месяц он умер в собственном доме. Невысокого роста, наделенный недюжинной энергией, Э. был известен как человек добрый и мягкий в обращении. Как и его отец, который много лет руководил хором в Брэдфордской церкви, он также обладал звучным тенором, и этот дар пригодился ему как оратору, много выступавшему перед публикой.

Среди многочисленных наград Э. есть медаль Хьюза (1933) и Королевская медаль (1950) Лондонского королевского общества, а также медаль Альберта Королевского общества искусств (1950). Он был награжден почетными учеными степенями университетов Абердина, Лондона, Глазго, Цинциннати, Оксфорда, Кембриджа и других учебных заведений. Он имел награды от правительств США, Норвегии, Франции и Исландии, был членом Лондонского королевского общества, иностранным членом Американской академии наук и искусств, Шведской королевской академии наук, Американского метеорологического общества, Папской академии наук и многих профессиональных обществ.