Sir George Biddell Airy (; 27 de julho de 18012 de janeiro de 1892) foi um matemático e astrônomo inglês, além de Professor Lucasiano de Matemática de 1826 a 1828 e o sétimo Astrônomo Real de 1835 a 1881. Suas muitas realizações incluem trabalhos sobre órbitas planetárias, a medição da densidade média da Terra, um método de solução para problemas bidimensionais em mecânica dos sólidos e, em seu papel como Astrônomo Real, o estabelecimento de Greenwich como a localização do meridiano primário.
Biografia Airy nasceu em Alnwick, Northumberland, um de uma longa linhagem de Airys que traçavam sua descendência até uma família de mesmo nome residente em Kentmere, em Westmorland, no século XIV. O ramo ao qual pertencia, tendo sofrido na Guerra Civil Inglesa, mudou-se para Lincolnshire e tornou-se fazendeiro. Airy foi educado primeiro em escolas primárias em Hereford e, posteriormente, na Colchester Royal Grammar School. Criança introvertida, Airy ganhou popularidade entre seus colegas de escola por sua grande habilidade na construção de canudos para atirar ervilhas.
A partir dos 13 anos, Airy ficava frequentemente com seu tio, Arthur Biddell, em Playford, Suffolk. Biddell apresentou Airy a seu amigo Thomas Clarkson, o abolicionista do tráfico de escravos que vivia em Playford Hall. Clarkson tinha mestrado em matemática por Cambridge e examinou Airy em clássicos e, subsequentemente, providenciou para que ele fosse examinado por um Fellow do Trinity College, Cambridge, sobre seus conhecimentos de matemática.Autobiography of Sir George Biddel Airy (ver Google books)Sir George Biddell Airy KCB. Folheto disponível na igreja de Playford Como resultado, ele ingressou no Trinity em 1819, como sizar, o que significava que pagava uma taxa reduzida, mas essencialmente trabalhava como servente para compensar a redução da taxa.https://venn.lib.cam.ac.uk/cgi-bin/search-2018.pl?sur=&suro=w&fir=&firo=c&cit=&cito=c&c=all&z=all&tex=ARY819GB&sye=&eye=&col=all&maxcount=50 Aqui, ele teve uma carreira brilhante e parece ter sido quase imediatamente reconhecido como o principal aluno de seu ano. Em 1822, foi eleito scholar do Trinity e, no ano seguinte, graduou-se como senior wrangler e obteve o primeiro Prêmio Smith. Em 1º de outubro de 1824, foi eleito fellow do Trinity e, em dezembro de 1826, foi nomeado Professor Lucasiano de Matemática em sucessão a Thomas Turton. Ele ocupou esta cátedra por pouco mais de um ano, sendo eleito em fevereiro de 1828 Professor Plumiano de Astronomia e diretor do novo Observatório de Cambridge. Em 1836, foi eleito Membro da Royal Society e, em 1840, membro estrangeiro da Real Academia Sueca de Ciências. Em 1859, tornou-se membro estrangeiro da Real Academia de Artes e Ciências dos Países Baixos.
Pesquisa esquerda|miniaturadaimagem|George Biddell Airy Uma ideia de sua atividade como escritor sobre assuntos matemáticos e físicos durante esses primeiros anos pode ser obtida pelo fato de que, antes desta nomeação, ele havia contribuído com três importantes memórias para as Philosophical Transactions da Royal Society e oito para a Cambridge Philosophical Society. No Observatório de Cambridge, Airy logo mostrou seu poder de organização. O único telescópio da instituição quando ele assumiu o cargo era o instrumento de trânsito, ao qual ele se dedicou vigorosamente. Com a adoção de um sistema regular de trabalho e um plano cuidadoso de redução, ele conseguiu manter suas observações atualizadas e publicá-las anualmente com uma pontualidade que surpreendeu seus contemporâneos. Pouco depois, um círculo mural foi instalado e observações regulares foram iniciadas com ele em 1833. No mesmo ano, o Duque de Northumberland presenteou o observatório de Cambridge com uma excelente objetiva de 12 polegadas de abertura, que foi montada de acordo com os projetos de Airy e sob sua supervisão, embora a construção não tenha sido concluída até depois de sua mudança para Greenwich em 1835.
Os escritos de Airy durante esse período estão divididos entre física matemática e astronomia. Os primeiros dizem respeito principalmente a questões relacionadas à teoria da luz decorrentes de suas palestras professorais, entre as quais podem ser mencionados especialmente seu artigo On the Diffraction of an Object-Glass with Circular Aperture e sua enunciação da teoria completa do arco-íris. Em 1831, a Medalha Copley da Royal Society foi concedida a ele por essas pesquisas. De seus escritos astronômicos durante este período, os mais importantes são sua investigação sobre a massa de Júpiter, seu relatório à British Association sobre o progresso da astronomia durante o século XIX e seu trabalho On an Inequality of Long Period in the Motions of the Terra and Vênus.
Uma das seções de seu habilidoso e instrutivo relatório foi dedicada a "Uma Comparação do Progresso da Astronomia na Inglaterra com o de outros Países", em grande desvantagem para a Inglaterra. Essa censura foi posteriormente, em grande medida, removida por seus próprios trabalhos.
Densidade média da Terra Uma das pesquisas mais notáveis de Airy foi sua determinação da densidade média da Terra. Em 1826, ocorreu-lhe a ideia de atacar esse problema por meio de experimentos com pêndulo no topo e no fundo de uma mina profunda. Sua primeira tentativa, feita no mesmo ano, na mina Dolcoath, na Cornualha, fracassou devido a um acidente com um dos pêndulos. Uma segunda tentativa em 1828 foi frustrada por uma inundação da mina, e muitos anos se passaram antes que outra oportunidade surgisse. Os experimentos finalmente ocorreram no poço Harton, perto de South Shields, no norte da Inglaterra, em 1854. Seu resultado imediato foi mostrar que a gravidade no fundo da mina excedia a do topo em 1/19286 de seu valor, sendo a profundidade de . A partir disso, ele chegou ao valor final da densidade específica da Terra de 6,566. Este valor, embora consideravelmente superior ao encontrado anteriormente por diferentes métodos, foi considerado por Airy, devido ao cuidado e à completeza com que as observações foram realizadas e discutidas, como "digno de competir com os outros em, pelo menos, igualdade de condições." O valor atualmente aceito para a densidade da Terra é 5,5153 g/cm3.
Geoide de referência Em 1830, Airy calculou os comprimentos do raio polar e do raio equatorial da Terra usando medições feitas no Reino Unido. Embora suas medições tenham sido substituídas por figuras de raio mais precisas (como as usadas para GRS 80 e WGS84), seu geoide de Airy (estritamente um elipsoide de referência, OSGB36) ainda é usado pelo Ordnance Survey da Grã-Bretanha para mapeamento da Inglaterra, Escócia e País de Gales, pois se ajusta melhor ao nível do mar local (cerca de 80 cm abaixo da média mundial).
Desigualdades planetárias A descoberta de Airy de uma nova desigualdade nos movimentos de Vênus e da Terra é, em alguns aspectos, sua realização mais notável. Ao corrigir os elementos das tabelas solares de Delambre, ele foi levado a suspeitar de uma desigualdade negligenciada por seu construtor. A causa disso ele não procurou em vão por muito tempo; treze vezes o movimento médio de Vênus é tão próximo de oito vezes o da Terra que a diferença equivale a apenas uma pequena fração do movimento médio da Terra, e pelo fato de que o termo dependente dessa diferença, embora muito pequeno em si mesmo, recebe na integração das equações diferenciais um multiplicador de cerca de 2 200 000, Airy foi levado a inferir a existência de uma desigualdade sensível que se estende por 240 anos (Phil. Trans. cxxii. 67). A investigação foi provavelmente a mais trabalhosa que havia sido feita até a época de Airy na teoria planetária e representou a primeira melhoria específica nas tabelas solares efetuada na Inglaterra desde o estabelecimento da teoria da gravidade. Em reconhecimento a este trabalho, a Medalha de Ouro da Royal Astronomical Society foi concedida a ele em 1833 (ele a ganharia novamente em 1846).
Disco de Airy
direita|miniaturadaimagem|Imagem gerada por computador simulando um Disco de Airy A resolução de dispositivos ópticos é limitada pela difração. Assim, mesmo a lente mais perfeita não consegue gerar uma imagem pontual em seu foco, mas sim um padrão central brilhante agora chamado de disco de Airy, cercado por anéis concêntricos que compõem um padrão de Airy. O tamanho do disco de Airy depende do comprimento de onda da luz e do tamanho da abertura. John Herschel havia descrito anteriormente o fenômeno,Herschel, J. F. W., "Light," in Transactions Treatises on physical astronomy, light and sound contributed to the Encyclopaedia Metropolitana, Richard Griffin & Co., 1828, p. 491. mas Airy foi o primeiro a explicá-lo teoricamente.Airy, G. B., "On the Diffraction of an Object-glass with Circular Aperture," Transactions of the Cambridge Philosophical Society, Vol. 5, 1835, pp. 283–291. Simulação da Formação do Disco de Airy200x200px Partículas individuais formando o padrão de difração de furo pequeno200x200px Distribuição de probabilidade da difração de furo pequeno Este foi um argumento-chave para refutar um dos últimos argumentos remanescentes para o geocentrismo absoluto: o argumento da estrela gigante. Tycho Brahe e Giovanni Battista Riccioli apontaram que a falta de paralaxe estelar detectável na época implicava que as estrelas estavam a uma distância enorme. Mas o olho nu e os primeiros telescópios com pequenas aberturas pareciam mostrar que as estrelas eram discos de um certo tamanho. Isso implicaria que as estrelas eram muitas vezes maiores que o Sol (eles não tinham conhecimento de estrelas supergigantes ou hipergigantes, mas algumas foram calculadas como sendo ainda maiores do que o tamanho de todo o universo estimado na época). No entanto, as aparências de disco das estrelas eram espúrias: eles não estavam realmente vendo imagens estelares, mas discos de Airy. Com telescópios modernos, mesmo com aqueles que têm o maior aumento, as imagens de quase todas as estrelas aparecem corretamente como meros pontos de luz.
Astrônomo Real esquerda|miniaturadaimagem|O Círculo de Trânsito de Airy na Sala do Círculo de Trânsito do Real Observatório de Greenwich; por cem anos, de 1884 a 1984, marcou o meridiano primário do mundo, ou mais precisamente, o Meridiano Primário era marcado por ele ou derivado dele. Em junho de 1835, Airy foi nomeado Astrônomo Real em sucessão a John Pond e começou sua longa carreira no observatório nacional, que constitui seu principal título de fama. A condição do observatório na época de sua nomeação era tal que Lord Auckland, o primeiro Lorde do Almirantado, considerou que "deveria ser limpo", enquanto Airy admitiu que "estava em um estado estranho." Com sua energia habitual, ele se pôs a trabalhar imediatamente para reorganizar toda a administração. Ele remodelou os volumes de observações, colocou a biblioteca em uma base adequada, montou o novo equatorial (Sheepshanks) e organizou um novo observatório magnético. Em 1847, um altazimute foi erguido, projetado por Airy para permitir observações da lua não apenas no meridiano, mas sempre que pudesse ser visível. Em 1848, Airy inventou o tubo zenital de reflexão para substituir o setor zenital usado anteriormente. No final de 1850, o grande círculo de trânsito de de abertura e de distância focal foi erguido e ainda é o principal instrumento de sua classe no observatório. A montagem em 1859 de um equatorial de de abertura provocou o comentário em seu diário para aquele ano: "Não há agora uma única pessoa empregada ou instrumento usado no observatório que estivesse lá no tempo do Sr. Pond"; e a transformação foi concluída com a inauguração do trabalho espectroscópico em 1868 e do registro fotográfico de manchas solares em 1873. direita|miniaturadaimagem|O Meridiano Primário em Greenwich (1884–1984); o telescópio mostrado acima à esquerda está atrás do vidro