Стокс Джордж Габриель

Сэр Джордж Габриель Стокс ( 13 августа 1819 — 1 февраля1903) — английский , и физик-теоретик ирландского происхождения.Работал в Кембриджском университете, внёс значительный вклад в гидро- игазодинамику (Уравнения Навье — Стокса), оптику и математическуюфизику. Член Лондонского королевского общества (1851), его секретарь в1854—1885 гг. и президент в 1885—1890 гг..

Биография


 Родился 13 августа 1819 года в деревне Скрин (Ирландия). Был младшимсыном протестантского священника евангелиста Габриэля Стокса. В 1841 г.окончил Кембриджский университет, с 1849 года — профессор математикиэтого университета. В 1857 году Стокс женился. Умер в Кембридже 1февраля 1903 года.

Научнаядеятельность


 Работы Стокса относятся к теоретической механике, гидродинамике, теорииупругости, теории колебаний, оптике, математическому анализу иматематической физике.
 Одновременно с Ф. Л. Зейделем ввёл (1848) понятие равномерной сходимостипоследовательности и ряда.
 Обратившись к гидродинамике вязкой жидкости, Стокс в 1845 г. в работе«О теории внутреннего трения в движущихся жидкостях и оравновесии и движении упругих твёрдых тел» (опубликована в 1849 г.)вывел дифференциальные уравнения, описывающие течения вязких (и, в общемслучае, сжимаемых) жидкостей, ныне называемые уравнениями Навье —Стокса. Выводит он их в пятый раз раньше они были получены А. Навье(1821 г. — для случая несжимаемой жидкости), О. Коши (1828 г.), С.Пуассоном (1829 г.) и А. Сен-Венаном (1843 г.). Однако традициясвязывать данные уравнения прежде всего с именами Навье и Стоксаисторически вполне объяснима, поскольку именно Стоксу принадлежитвариант вывода этих уравнений, последовательно исходящий изконтинуальной концепции. Историк науки И. Б. Погребысский отмечал:«Внимание к физической стороне дела, учёт экспериментальных результатов,ясная кинематическая картина движения и исчерпывающая формулировкаисходного динамического „принципа`` — всё это в сочетании снесколькими удачными применениями теории сделало работу Стокса основнымотправным пунктом для дальнейших работ по теории вязкой жидкости».
 Как ранее поступал Коши, Стокс предпослал своим рассмотрениям тщательныйкинематический анализ, в котором он открыл природу завихрённости каклокальной угловой скорости.
 Представления молекулярной механики у Стокса играют чистовспомогательную роль. Пренебрегая иррегулярной составляющей скоростижидкости (зависящей от расстояний между молекулами и взаимодействиймежду последними), Стокс оперировал средней (регулярной) скоростьюжидкости в окрестности жидкой частицы. Исходной его гипотезой при выводеуравнений движения вязкой жидкости была линейная зависимость шестикомпонент напряжения от шести компонент скоростей деформации жидкойчастицы.
 Рассматривая жидкость как сплошную среду, Стокс обратился к понятиювнутреннего трения, и его трактовка данного явления стала обобщениемтрактовки Ньютона. Опираясь на свои результаты, Стокс внёс поправки ввыполненный ранее Ньютоном анализ задачи о вращении вязкой жидкости вцилиндре. Как показал Стокс, ошибка, допущенная Ньютоном при решенииданной задачи, заключалась в том, что последний вместо моментов силтрения, действующих на внешнюю и внутреннюю поверхности каждого измысленно выделяемых в жидкости цилиндрических слоёв, рассматривал самиэти силы. В результате у Ньютона оказывалось, что время одного оборотажидкой частицы зависит от радиуса цилиндрического слоя линейно, а изрезультатов Стокса следует, что данное время пропорционально квадратурадиуса.
 Стоксу удалось теоретически объяснить и формулу Гагена —Пуазейля для расхода вязкой несжимаемой жидкости при стационарномтечении в цилиндрической трубе.
 В 1848 г. Стокс получил дифференциальные уравнения, описывающие законизменения вихря с течением времени. В 1851 г. он вывел формулу для силысопротивления  FF ,  действующей на твёрдый шар при его медленномравномерном движении в неограниченной вязкой жидкости. Эта формула —формула Стокса — имеет вид:

F=6πRηu  ,
 где  R  и  u — радиус и скорость шара,  η — динамическийкоэффициент вязкости жидкости.
 Стокс занимался также изучением поглощения звука в жидкости; однакоанализ Стокса был неполным, поскольку он в качестве единственногодиссипативного механизма рассматривал вязкость, но не рассматривалтеплопроводность (чего и нельзя было сделать до открытия взаимосвязимежду теплотой и работой).
 Что касается работ Стокса в области теории упругости, то в ужеупоминавшейся работе «О теории внутреннего трения в движущихся жидкостяхи о равновесии и движении упругих твёрдых тел» он показал, что свойствоупругих тел совершать изохронные колебания обусловлено тем, что прималых деформациях напряжения, возникающие в теле, являются линейнымифункциями деформаций. Стокс исследовал также динамический прогиб мостов.
 В области оптики Стокс исследовал аберрацию света, кольца Ньютона,интерференцию и поляризацию света, спектры, люминесценцию. В 1852 г.установил, что длина волны фотолюминесценции больше длины волнывозбуждающего света (правило Стокса).
 Имя Стокса носит также одна из важнейших формул векторного анализа —формула Стокса, связывающая ротор векторного поля сциркуляцией этого поля по замкнутому контуру, ограничивающемунекоторый участок ориентированной поверхности. Данная формула былаполучена в 1849 г. У. Томсоном; а Стокс включил её в ежегодныйконкурсный математический экзамен в Кембридже, который он проводил с1849 по 1882 годы.

Признание


 С 1849 по 1903 годы Джордж Стокс переизбирался почётным Лукасовскимпрофессором в Кембриджском университете. За достижения в областиисследования света в 1852 году Стокс получил медаль Румфорда отКоролевского Общества, а в 1893 медаль Копли. В 1889 году получилдворянский титул баронета.
 Был членом многих иностранных академий, в том числе Парижской АН иВоенно-медицинской академии в Петербурге.
 В честь него названа единица измерения вязкости в системе СГС, кратер наЛуне и кратер на Марсе, минерал стокезит.