Lo scienziato britannico Sir Edward Victor Appleton (1892-1965) è stato un pioniere della fisica della radio che ha guadagnato fama grazie al suo studio della ionosfera, la parte superiore dell'atmosfera.
Edward Victor Appleton è nato il 6 settembre 1892 a Bradford, nello Yorkshire, in Inghilterra. Era uno studente brillante che eccelleva nello studio della letteratura e della lingua, nonché delle scienze e della matematica. All'età di 16 anni è entrato all'Università di Londra e due anni dopo ha ricevuto una borsa di studio per studiare all'Università di Cambridge. Appleton lasciò Cambridge nel 1913, laureandosi con lode in fisica. Ha immediatamente iniziato il lavoro post-laurea in cristallografia con l'illustre fisico Sir Lawrence Bragg.
L'avvento della prima guerra mondiale ha interrotto questo sforzo di ricerca. Appleton si arruolò nei Royal Engineers e fu assegnato al servizio di segnalazione come ufficiale incaricato. Fu qui che fu introdotto per la prima volta alla radio, un mezzo di comunicazione allora agli inizi in campo militare. Lo studio della teoria e della pratica della propagazione e ricezione delle onde radio, iniziato durante la guerra, ha stimolato un interesse per tutta la vita per l'argomento e ha portato Appleton alla fama di scienziato.
Alla fine della guerra Appleton tornò al Cavendish Laboratory di Cambridge dove, in collaborazione con Balthazar van der Pol, iniziò un'indagine sul funzionamento dei tubi radio a vuoto. La sua ricerca originale in questo settore alla fine ha portato alla pubblicazione Tubi a vuoto termoionici (1932), una monografia accademica che a lungo servì come introduzione ai principi fisici alla base di questi importanti componenti elettronici.
Nel 1924 Appleton, all'età di 32 anni, fu nominato Wheatstone Professor of Physics al King's College, University of London. Mentre era a Londra (1924-1936) diede i suoi contributi più significativi alla fisica studiando la trasmissione radio e l'alta atmosfera. È stato aiutato in questa ricerca da Miles Barnett, un giovane studente laureato della Nuova Zelanda.
Guglielmo Marconi era riuscito a trasmettere onde radio attraverso l'Oceano Atlantico per la prima volta nel 1901. Il fisico inglese Oliver Heaviside e il fisico americano Arthur E. Kennelly ipotizzarono che questa trasmissione fosse resa possibile dalla presenza di uno strato di gas ionizzati nell'atmosfera superiore . Si credeva che questi gas riflettessero le onde radio verso la terra. Lo strato Heaviside-Kennelly, che in seguito venne chiamato ionoshpere, rimase un'entità ipotetica finché la sua esistenza non fu verificata sperimentalmente da Appleton.
Gli esperimenti critici di Appleton sono stati effettuati utilizzando il trasmettitore della British Broadcasting Corporation a Bournemouth e registrando la forza del suo segnale quando ricevuto a Cambridge. Variando la frequenza del segnale trasmesso e rilevando l'interferenza tra le onde dirette (del suolo) e le onde riflesse (del cielo), Appleton è stato in grado di dimostrare che lo strato Heaviside-Kennelly si trovava ad un'altezza di 60 miglia sopra la superficie del terra. Negli esperimenti successivi Appleton ei suoi colleghi scoprirono i cosiddetti "strati di Appleton", uno dei quali si trovava a un'altezza doppia rispetto a quella dello strato Heaviside-Kennelly e l'altro leggermente inferiore allo strato Heaviside-Kennelly. Sono state calcolate le densità di elettroni di questi strati e sono state determinate le variazioni giornaliere e stagionali degli strati di Appleton. Le tecniche sperimentali che hanno portato a queste scoperte sono state successivamente utilizzate da Sir Robert Watson-Watt nello sviluppo del radar.
I risultati scientifici di Appleton sono stati riconosciuti attraverso il conferimento di una serie di distinzioni. Nel 1927 fu votato come fellow della prestigiosa Royal Society of London; nel 1941 fu nominato cavaliere; e nel 1947 gli fu conferito il Premio Nobel per la Fisica.
Appleton tornò all'Università di Cambridge come professore Jacksonian di filosofia naturale nel 1936. Ha continuato le sue ricerche ionosferiche lì in un laboratorio sul campo costruito per lui dall'università. Con l'avvento della seconda guerra mondiale Appleton lasciò la vita accademica per diventare uno scienziato del governo (1939). Nel suo nuovo ruolo ha servito come segretario del Dipartimento di ricerca scientifica e industriale, posizione che alla fine lo ha coinvolto nell'organizzazione e nella gestione dei programmi nucleari e radar britannici.
Nel 1949 Appleton lasciò il servizio governativo per accettare la carica di cancelliere presso l'Università di Edimburgo. Oltre ai suoi doveri amministrativi ha mantenuto il suo interesse per la fisica ionosferica e ha fondato l'influente Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics, servendo come suo editore fino alla sua morte. Durante i suoi ultimi anni, la reputazione internazionale di Appleton portò alla sua partecipazione a una serie di attività scientifiche a livello mondiale, tra cui l'Anno geofisico internazionale del 1957. Al momento della sua morte nel 1965 Appleton aveva pubblicato 140 articoli scientifici, la maggior parte riguardanti la fisica del l'atmosfera superiore.
Ulteriori letture
Per uno studio biografico completo di Appleton vedere Ronald Clark, Sir Edward Appleton (1971). Il suo lavoro scientifico era stato valutato in due eccellenti pezzi più brevi: Charles Süsskind, "Appleton, Edward Victor" nel Dizionario di biografia scientifica, a cura di CC Gillispie (1970) e JA Ratliffe, Memorie biografiche dei Fellows della Royal Society, volume 12 (1966). Sulla ionosfera, vedi HSW Massey e RLF Boyd, L'atmosfera superiore (1958). □