Albert Francis Birch (ur. 22 sierpnia 1903 w Waszyngtonie, zm. 30 stycznia 1992 w Cambridge) – amerykański geofizyk i specjalista , profesor Uniwersytetu Harvarda, uważany za jednego z twórców geofizyki Ziemi stałej. W czasie II wojny światowej pracował przy projekcie Manhattan, m.in. przy konstrukcji bomby jądrowej Little Boy. Do jego najważniejszych wyników należą , interpretacja składu płaszcza i jądra Ziemi oraz zależność prędkości fal podłużnych (P) od gęstości skał, znana jako .
Młodość i edukacja Birch pochodził z Waszyngtonu. Po ukończeniu miejscowych szkół rozpoczął w 1920 roku studia na Harvardzie, gdzie uzyskał stopień Bachelor of Science z elektrotechniki. Po dwóch latach pracy (1924–1926) w New York Telephone Company otrzymał stypendium American Field Service i wyjechał do Strasburga, gdzie pracował w Institut de Physique pod kierunkiem . W tym okresie publikował prace o właściwościach magnetycznych związków chemicznych.
Po powrocie do Stanów Zjednoczonych podjął doktorat z fizyki pod kierunkiem Percy’ego Bridgmana. W rozprawie zajmował się punktem krytycznym rtęci. Wyniki opublikował w 1932 roku w „Physical Review”. Niedługo później, w czasie wielkiego kryzysu, przyjął stanowisko badawcze w harvardzkim programie geologii eksperymentalnej i geofizyki, mimo że wcześniej nie specjalizował się w geologii.
Projekt Manhattan mały|Birch (po lewej) przy pracy nad bombą Little Boy W 1942 roku Birch przerwał pracę uniwersytecką i przeszedł do w Massachusetts Institute of Technology, gdzie pracował nad . Następnie został oficerem United States Navy, a w 1943 roku trafił do Los Alamos Laboratory w ramach projektu Manhattan. W Wydziale Uzbrojenia () pracował nad bombą typu działowego, czyli konstrukcją łączącą ładunek rozszczepialny metodą przypominającą wystrzał z działa. Po zarzuceniu projektu uczestniczył w rozwoju mniejszej bomby uranowej Little Boy. Nadzorował jej produkcję, udał się na Tinian i uczestniczył w przygotowaniu oraz załadowaniu bomby na samolot Enola Gay. Do tej jednej bomby trafił cały wyprodukowany w Stanach Zjednoczonych zapas wysoko wzbogaconego uranu (ok. 64 kg); jej mechanizm działowy Birch przetestował wcześniej czterokrotnie w Los Alamos, ale samej bomby – inaczej niż konstrukcję implozyjną – nie sprawdzono przed użyciem bojowym. Za tę pracę otrzymał Legion of Merit. mały|upright|Zdjęcie identyfikacyjne Bircha z Los Alamos
Prace geofizyczne Po wojnie Birch wrócił na Harvard. W 1946 roku został profesorem, w 1949 roku objął katedrę geologii im. Sturgisa Hoopera, a w 1974 roku został profesorem emerytowanym. Opublikował ponad sto prac, w tym artykuł z 1947 roku, w którym przystosował izotermiczne równanie Murnaghana, wyprowadzone dla odkształceń nieskończenie małych, do skończonych odkształceń eulerowskich. Ta postać równania jest znana jako równanie stanu Bircha-Murnaghana i jest dziś szeroko stosowana w naukach o Ziemi i planetach oraz w materiałoznawstwie.
W artykule z 1952 roku w „Journal of Geophysical Research” Birch argumentował, że płaszcz Ziemi składa się przede wszystkim z minerałów krzemianowych, jądro zewnętrzne jest ciekłym stopem żelaza z domieszką lżejszych pierwiastków (ok. 10% mniej gęstym niż czyste żelazo), a jądro wewnętrzne – stałym, niemal czystym żelazem. Wnioski te okazały się w głównych zarysach poprawne i nadal stanowią podstawę interpretacji budowy wnętrza Ziemi. W przypisie do tej samej pracy Birch zamieścił żartobliwy „słownik”, ostrzegający, że pewne często używane w geofizyce wysokich ciśnień określenia należy odczytywać znacznie ostrożniej, niż brzmią:
Forma „wysokociśnieniowa” Zwykłe znaczenie Z całą pewnością Wątpliwe Niewątpliwie Być może Pozytywny dowód Mgliste przypuszczenie Niezbity argument Trywialne zastrzeżenie Czyste żelazo Niepewna mieszanina wszystkich pierwiastków
W 1961 roku opublikował dwie prace o prędkościach fal podłużnych w skałach i minerałach. Zależność prędkości od gęstości oraz średniej masy atomowej materiału jest znana jako prawo Bircha.
Po wojnie Birch zapoczątkował również program pomiarów przepływu ciepła z wnętrza Ziemi i radioaktywności skał kontynentalnych. Ustalił w nim liniową zależność powierzchniowego strumienia cieplnego (Q) od koncentracji pierwiastków promieniotwórczych w skałach (A), wyrażoną wzorem Q = a + bA. Za pionierskie pomiary przepływu ciepła na kontynentach otrzymał w 1968 roku Vetlesen Prize, wspólnie z Edwardem Bullardem, który prowadził analogiczne badania pod dnem oceanów.
Birch był też cenionym nauczycielem akademickim – wypromował około pięćdziesięciu doktorów, wśród nich (przemiany fazowe minerałów płaszcza) i (deformacja skał). Jego ostatni wykład na Harvardzie nagrodzono owacją na stojąco.
Wyróżnienia i upamiętnienie Birch został wybrany do American Academy of Arts and Sciences w 1942 roku, National Academy of Sciences w 1950 roku i American Philosophical Society w 1955 roku. Otrzymał m.in. (1950), (1960), National Medal of Science (1967), (1968), Penrose Medal (1969), Złoty Medal Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego (1973) i (1983). W latach 1963–1964 pełnił funkcję prezesa . Od 1992 roku sekcja tektonofizyki American Geophysical Union organizuje na jego cześć wykład Francis Birch Lecture.
Życie prywatne i śmierć Birch był żonaty z Barbarą Channing. Para miała troje dzieci. Zmarł 30 stycznia 1992 roku w Cambridge w Massachusetts na raka prostaty.
Wybrane publikacje Rok Publikacja Znaczenie 1932 praca doktorska o punkcie krytycznym rtęci 1947 artykuł związany z równaniem stanu Bircha-Murnaghana 1952 interpretacja składu płaszcza i jądra Ziemi 1961 praca związana z prawem Bircha
Przypisy
Kategoria:Amerykańscy geofizycy Kategoria:Amerykańscy fizycy XX wieku Kategoria:Uczestnicy projektu Manhattan Kategoria:Absolwenci Uniwersytetu Harvarda Kategoria:Członkowie National Academy of Sciences Kategoria:Laureaci National Medal of Science Kategoria:Odznaczeni Legią Zasługi Kategoria:Ludzie urodzeni w Waszyngtonie Kategoria:Urodzeni w 1903 Kategoria:Zmarli w 1992