Sir Edward Victor Appleton (6 de setembro de 1892 – 21 de abril de 1965) foi um físico britânico que recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1947 por suas contribuições ao conhecimento da ionosfera, que levaram ao desenvolvimento do radar e do rádio de ondas curtas.
Formado pela Universidade de Cambridge, Appleton foi comissionado como segundo-tenente dos Royal Engineers em 1915. Durante a Primeira Guerra Mundial, foi instrutor no Depósito de Sinais dos Royal Engineers em Fenny Stratford e serviu brevemente na Frente Ocidental. Trouxe consigo uma válvula termiônica alemã capturada. Tornou-se Professor Wheatstone de Física no King's College London em 1924 e membro da Royal Society em 1927. Seus principais interesses de pesquisa eram como as ondas de rádio eram criadas e propagadas e desvendar o mistério de como eram refletidas pela atmosfera superior.
Appleton retornou a Cambridge em 1936 como Professor Jacksoniano de Filosofia Natural e, quando Ernest Rutherford morreu em outubro daquele ano, tornou-se diretor interino do Laboratório Cavendish. Em 1939, pouco antes do início da Segunda Guerra Mundial, Appleton tornou-se Secretário do Department of Scientific and Industrial Research. Nesta função, ele reuniu o conhecimento científico da Grã-Bretanha a serviço do esforço de guerra. Ele também esteve intimamente envolvido no desenvolvimento do radar, um desdobramento de sua pesquisa pré-guerra sobre a ionosfera. Ele também foi responsável pelo Tube Alloys, o projeto britânico de arma nuclear, que foi incorporado ao Projeto Manhattan americano em 1943.
De 1948 até sua morte em 1965, foi Reitor e Vice-Chanceler da Universidade de Edimburgo. Como tal, supervisionou seu crescimento e esteve envolvido na controversa remodelação da histórica George Square.
Primeiros anos e educação Edward Victor Appleton nasceu em 6 de setembro de 1892 em Bradford, Inglaterra, o filho mais velho de Peter Appleton, um escriturário que trabalhava em um armazém da Charles Senior & Co., e Mary Wilcock. Teve duas irmãs mais novas, Isabel e Dorothy. Recebeu o nome de Edward em homenagem ao tenor Edward Lloyd, mas preferia usar seu nome do meio; para sua família, ele sempre foi "Vic". Frequentou a Barkerend Primary School até que, aos 11 anos, recebeu uma bolsa de estudos para a Hanson Boys' Grammar School, onde foi capitão dos times de críquete e futebol da escola. Aos 16 anos, ganhou uma bolsa da Cidade de Bradford para frequentar a Bradford Grammar School, mas não a aceitou.
Appleton prestou e passou no London Matriculation Examination, mas depois prestou e ganhou a bolsa Isaac Holden em 1910. Esta era uma bolsa de três anos no valor de que lhe permitiu entrar na Universidade de Cambridge, embora tivesse que esperar mais um ano porque a universidade não o admitiria até que ele completasse 19 anos. Em 1911, recebeu uma exhibition no St John's College, Cambridge, onde obteve um B.A. em Ciências Naturais em 1913 e um M.A. em Física em 1914. No mesmo ano, recebeu a Hutchinson Research Studentship, que lhe permitiu estudar com J. J. Thomson e Ernest Rutherford. Em Cambridge, conheceu Sir Oliver Lodge e Guglielmo Marconi e, durante as férias de verão, auxiliou Lawrence Bragg em seu trabalho sobre cristalografia de raios X de metais no Laboratório Cavendish.
Grande Guerra Enquanto estava em Cambridge, Appleton serviu no University Officers' Training Corps. Com a eclosão da Primeira Guerra Mundial em agosto de 1914, Appleton solicitou uma comissão nos Royal Engineers. Em setembro, cansado de esperar, alistou-se como soldado no 16º Batalhão do West Yorkshire Regiment, também conhecido como "1st Bradford Pals Battalion". Logo foi promovido a cabo. Seu pedido de comissão finalmente foi aprovado e ele foi comissionado como segundo-tenente nos Royal Engineers em 9 de janeiro de 1915. Após treinamento de engenharia em Aldershot, foi enviado para Malvern, Worcestershire, para o primeiro curso geral de rádio para oficiais, ministrado pelo Capitão C. F. Trippe, que mais tarde desempenhou um papel importante no desenvolvimento industrial da válvula termiônica. Appleton foi o primeiro da classe no exame do curso e foi convidado a conduzir o segundo curso quando Trippe adoeceu. Em seguida, foi destacado para o Depósito de Sinais dos Royal Engineers em Fenny Stratford, onde permaneceu pelo resto da guerra.
Em 29 de maio de 1915, Appleton casou-se com sua prima distante Jessie Longson, filha do Reverendo John Longson, um ministro batista. Jessie trabalhou para a Lister Mills como designer têxtil, criando padrões em seda. Após a guerra, tiveram duas filhas: Margery, nascida em 1920, e Rosalind, nascida em 1927. Appleton foi promovido ao posto temporário de tenente em 23 de agosto de 1916, e a capitão em 1º de janeiro de 1918. Subalternos casados eram incomuns naquela época, e Appleton e Jessie compartilharam uma casa em Fenny Stratford com outro tenente e sua esposa.
Em 1915, o Exército Britânico na França descobriu que suas equipes de racionamento estavam sendo atacadas pela artilharia alemã, que aparentemente tinha inteligência de suas atividades. O mistério começou a ser desvendado depois que os franceses capturaram um dispositivo alemão que foi entregue aos britânicos. Appleton e os Capitães Algernon Fuller e Edward Stevens examinaram o dispositivo e descobriram que consistia em um amplificador de duas válvulas com dois pares de fones e vários pares de terminais. Quando os terminais eram aterrados, o dispositivo podia interceptar o tráfego de telefone de campanha do Exército. A contramedida óbvia era usar cabos de par trançado, mas isso era caro. Após discussão entre os três homens, Fuller criou o fullerphone, um dispositivo que funcionava com as linhas telefônicas existentes, mas era muito mais difícil de ser grampeado. Em dezembro de 1917, Appleton foi para a Frente Ocidental por quinze dias para demonstrar o uso de rádios e testou o fullerphone em campo, descobrindo que funcionava com apenas um micro-ampere de corrente. Ele trouxe consigo uma válvula termiônica alemã capturada. Ficou fascinado com as propriedades da válvula, que pesquisaria ao retornar a Cambridge. Após o fim da guerra, Appleton renunciou à sua comissão em 17 de janeiro de 1919.
Entre as guerras Appleton retornou a Cambridge, onde foi eleito fellow do St John's College. No início, foi pesquisador no Laboratório Cavendish sob a orientação de Thomson, que foi sucedido naquele ano por Rutherford. Em 1920, Appleton ingressou no corpo docente do Laboratório Cavendish como assistente de demonstração em física. Foi iniciado na Maçonaria em 1922. Sob Rutherford, o Laboratório Cavendish foi atraído para a pesquisa em física nuclear, mas o interesse de Appleton era explorar o rádio: a maneira como as ondas de rádio eram criadas por válvulas termiônicas, como se propagavam e as misteriosas flutuações em sua recepção.
Em sua investigação sobre as propriedades da válvula termiônica, Appleton colaborou com Balthasar van der Pol, um cientista holandês que havia sido pesquisador no Laboratório Cavendish antes da guerra. Van der Pol considerou retornar a Cambridge, mas Appleton o avisou que os cargos de professor não pagavam mais do que por ano. Appleton teria sua renda reduzida para quando sua bolsa expirasse. Van der Pol decidiu, portanto, ingressar na Philips. Juntos, escreveram um livro sobre o assunto, Thermionic Vacuum Tubes, publicado em 1932.
Ionosfera Em sua pesquisa atmosférica, Appleton trabalhou com o Radio Research Board, do qual se tornou membro em 1926 e no qual serviu até 1939. O Radio Research Board forneceu-lhe bolsas para continuar seu trabalho e sua Radio Research Station em Ditton Park, perto de Slough, colaborou com o Laboratório Cavendish em sua pesquisa atmosférica. Ele também estabeleceu uma estação de campo perto de Peterborough, onde seu aluno de pesquisa do Laboratório Cavendish, Miles Barnett, conduziu experimentos sob sua direção. Esta estação mudou-se para Hampstead em 1932. Em outubro de 1924, Appleton foi nomeado Professor Wheatstone de Física no King's College London. Tornou-se membro da Royal Society em 1927. direita|miniaturadaimagem|Subcamadas ionosféricas da noite para o dia indicando suas altitudes aproximadas (sem escala) Appleton observou que a intensidade dos sinais de rádio de onda média era constante durante o dia, mas variável à noite. Ele teorizou que isso se devia a um sinal que refletia na atmosfera superior. Isso resultaria em dois sinais sendo recebidos, que interfeririam entre si. O padrão de interferência de ondas resultante explicaria a intensidade variável do sinal. A existência de uma camada atmosférica refletora não era, por si só, uma ideia completamente nova; Balfour Stewart havia sugerido a ideia no final do século XIX para explicar as mudanças rítmicas no campo magnético da Terra. Mais recentemente, em 1902, Oliver Heaviside e Arthur E. Kennelly sugeriram um estrato eletromagnético refletor – agora chamado de camada de Kennelly-Heaviside – que poderia explicar o sucesso de Marconi na transmissão de seus sinais através do Atlântico. Cálculos haviam mostrado que a curvatura natural das ondas de rádio não era suficiente para impedi-las de simplesmente "disparar" para o espaço antes de atingir o receptor. Appleton pensou que o melhor lugar para procurar evidências da ionosfera estava na variação do alcance da recepção do sinal de rádio que ocorria todas as noites ao pôr do sol. Era sensato sugerir que essas variações eram devidas à interferência de duas ondas, mas um passo extra era necessário para mostrar que a segunda onda que causava a interferência (a primeira sendo a onda de solo) estava vindo da ionosfera. O experimento que ele projetou tinha dois métodos para mostrar a influência ionosférica e ambos permitiam determinar a altura do limite inferior de reflexão (assim, o limite inferior da camada refletora). O primeiro método era chamado de modulação em frequência (FM) e o segundo era calcular o ângulo de chegada do sinal refletido na antena receptora. O método FM explora o fato de que há uma diferença de caminho entre a onda de solo e a onda refletida, o que significa que elas percorrem distâncias diferentes do transmissor ao receptor. Seja a distância AC percorrida pela onda de solo h e a distância ABC percorrida pela onda refletida h''' . A diferença de caminho é:
O comprimento de onda do sinal transmitido é λ. O número de comprimentos de onda de diferença entre os caminhos h e h é:
Se N for um número inteiro, ocorrerá interferência construtiva, o que significa que um sinal máximo será obtido na extremidade receptora. Se N for um número ímpar de meios comprimentos de onda, ocorrerá interferência destrutiva e um sinal mínimo será recebido. Suponhamos que estejamos recebendo um sinal máximo para um determinado comprimento de onda λ. Se começarmos a mudar λ, este é o processo chamado de modulação em frequência, N não será mais um número inteiro e a interferência destrutiva começará a ocorrer, o que significa que o sinal começará a desvanecer. Agora continuamos mudando λ até que um sinal máximo seja recebido novamente. Isso significa que para nosso novo valor λ', nosso novo valor N''' também é um número inteiro. Se alongamos λ, sabemos que N é um a menos que N. Assim:
Reorganizando para D obtém-se: