Jean Baptiste Joseph Fourier
| Wetenschapper | |||
| |||
| Joseph Fourier | |||
| Persoonlijke info | |||
|---|---|---|---|
| Volledige naam | Jean Baptiste Joseph Fourier | ||
| Geboren | 21 maart 1768 | ||
| Geboorteplaats | Auxerre, Bourgondië, Koninkrijk Frankrijk (nu in Yonne, Frankrijk) | ||
| Geboorteland |  Frankrijk
| ||
| Overleden | 16 mei 1830 (62 jaar) | ||
| Overleden te | Parijs, Koninkrijk Frankrijk | ||
| Bekend van | |||
| Vakgebied | Wiskunde, Natuurkunde | ||
| Actief | ca. 1788-1830 | ||
| Bekend van | Fourier-getal,
Fourier-reeks, Fourier-transformatie, Fourier's wet van conductie, Fourier-Motzkin-eliminatie, Broeikaseffect | ||
| |||
Jean-Baptiste Joseph Fourier werd geboren op 21 maart 1768 in Auxerre en overleed op 16 mei 1830 in Parijs. Hij was een Franse wiskundige en natuurkundige en vooral bekend om het bedenken en onderzoeken van zijn Fourier-reeksen, die zich uiteindelijk ontwikkelden tot Fourier-analyse en harmonische analyse, en hun toepassingen op problemen van warmteoverdracht en trillingen. De zogeheten Fourier-transformatie en de geleidingswet van Fourier worden ook ter ere van hem genoemd. Fourier wordt ook algemeen gezien als de ontdekker van het broeikaseffect.
Levensloop
Fourier was de zoon van een kleermaker. Op negenjarige leeftijd werd hij wees na het overlijden van beide ouders. Fourier kwam terecht en werd opgeleid door de Benedictijnse Orde van het klooster van St. Mark. Daarna aanvaardde hij een functie als wiskundedocent aan een militaire opleiding. Hij speelde een belangrijke rol in zijn eigen district (soort provincie) als voorstander van de Franse Revolutie en was lid van het plaatselijke Revolutionaire Comité. Hij werd kort opgesloten tijdens het Terreurbewind, maar werd in 1795 benoemd tot lid van de École Normale en volgde vervolgens Joseph-Louis Lagrange op aan de École Polytechnique.
Fourier vergezelde Napoleon Bonaparte op zijn expeditie naar Egypte in 1798, als wetenschappelijk adviseur, en werd benoemd tot secretaris van het Institut d'Égypte. Afgesneden van Frankrijk door de Britse vloot, organiseerde hij de werkplaatsen waarop het Franse leger moest vertrouwen voor hun oorlogsmunitie. Hij droeg ook verschillende wiskundige artikelen bij aan het Egyptisch Instituut (ook wel het Caïro-instituut genoemd) dat Napoleon in Caïro had gesticht met het oog op de verzwakking van de Britse invloed in het Oosten. Na de Britse overwinningen en de capitulatie van de Fransen onder generaal Menou in 1801 keerde Fourier terug naar
Daarom nam hij, trouw aan Napoleon, het ambt van prefect (gouverneur, in Nederland commissaris van de koning). Naast zijn administratieve werk in Grenoble begon hij te experimenteren met de verspreiding van warmte. Op 21 december 1807 presenteerde hij zijn geschrift over de verspreiding van warmte in vaste lichamen aan het Parijse Instituut. Hij droeg ook bij aan de monumentale Description de l'Egypte (beschrijving van de monumenten in Egypte).
In 1822 volgde Fourier Jean Baptiste Joseph Delambre op als permanent secretaris van de Franse Academie van Wetenschappen. In 1830 werd hij verkozen tot buitenlands lid van de Koninklijke Zweedse Academie van Wetenschappen .
In 1830 begon zijn verminderde gezondheid zijn tol te eisen:
"Fourier had in Egypte en Grenoble al enkele hartinfarcten gehad. In Parijs kon men zich niet vergissen met betrekking tot de voornaamste oorzaak van de veelvuldige verstikkingen die hij ervoer. Een val echter, die hij op 4 mei 1830 opliep, terwijl hij een trap afdaalde, verergerde de ziekte in een mate die verder ging dan ooit gevreesd had kunnen worden."
Kort na deze gebeurtenis stierf hij op 16 mei 1830 in zijn bed.
Onderzoeken
Hij bekeek de warmte stromen zoals die bij de aardmantel optreden. Je hebt geleiding zoals door metaal (denk aan de treinrails die in de zomer heet wordt en kan uitzetten), convectie (warmte verplaatsing door bijvoorbeeld water zoals bij een CV installatie), en warmtestraling (een stuk ijzer wat heet is gestookt en roodgloeiend is straalt daarna nog warmte uit).
Warmtegeleiding door metaal
Convectie van de aardkorst waarbij warmte stromen ontstaan. Dit heeft ook effect op hoge en lage luchtdrukgebieden en daarmee windstromen.
Opvangen van warmtestraling in zonnecollector waarmee douchewater kan worden opgewarmd
Heet gestookt ijzer straalt ook warmte uit
Warmte uitstraling van het menselijk lichaam. Foto gemaakt met moderne warmtecamera (oranje rood is warmst)
Wiskundige weergave van geleidelijke opwarming van koud (links) naar warm (rechts).
Zwartlichaamstraling als functie van de golflengte voor verschillende temperaturen. Elke temperatuurcurve piekt op een andere golflengte en de wet van Wien beschrijft de verschuiving van die piek.
Fourier onderzocht deze verschijnselen tot op moleculair niveau en ontdekte hoe de moleculen in bepaalde stoffen aan elkaar doorgeven. Hij kon dit ook in een wiskundige formule omzetten. In de wiskunde wordt dit een gedeeltelijke differentiaalvergelijking genoemd. Het was de Duitse onderzoeker Wilhelm Carl Werner Otto Fritz Franz Wien die de verplaatsingswet van Wien uitwerkte die de uitstraling van een zwart lichaam (voorwerp) bepaalde en in een grafiek plaatste, later nog weer verbetert door Max Planck.
Broeikaseffect
In de jaren 1820 berekende Fourier dat een voorwerp ter grootte van de aarde en op zijn afstand van de zon aanzienlijk kouder zou moeten zijn dan de planeet in werkelijkheid is, als het alleen wordt verwarmd door de effecten van inkomende zonnestraling. Hij onderzocht verschillende mogelijke bronnen van de extra waargenomen warmte in artikelen gepubliceerd in 1824 en 1827. Hoewel hij uiteindelijk suggereerde dat interstellaire straling (straling vanuit de ruimte door andere bronnen dan de zon) verantwoordelijk zou kunnen zijn voor een groot deel van de extra warmte, was Fouriers waarneming van de mogelijkheid dat de atmosfeer van de aarde zou kunnen werken als een soort isolator (deken) en dit wordt nu algemeen erkend als het eerste voorstel van wat nu bekend staat als het broeikaseffect, hoewel Fourier het nooit zo heeft genoemd.