Mary Somerville

Mary Somerville (1780–1872) var en britisk vitenskapsforfatter med bred kompetanse innen mange vitenskapelige grener. Hun startet med å studere matematikk, men med tiden fikk hun også oversikt over andre vitenskaper, slik som astronomi, fysikk, geologi og botanikk. Hun skrev flere populærvitenskapelige bøker som gikk på tvers av ulike felt, alle basert på datidens nylige oppdagelser og utvikling. Hun ble i sin samtid særlig kjent for sin evne til å formidle andres forskning og til å se sammenhenger mellom ulike vitenskapelige grener.
Somerville fikk lite formell utdannelse som barn. Senere fikk hun opplæring i det som ble ansett som passende for en ung kvinne, slik som kunstmaling og musikk. Fra ung alder viste hun også interesse for matematikk og astronomi. Dette studerte hun på egenhånd, tildels imot familiens ønsker. Hun ble gift første gang da hun var 24 år gammel, med Samuel Greig, som døde tre år senere. Etter dette oppnådde hun en viss sosial og økonomisk frihet. Hun benyttet denne til å studere videre med veiledning fra blant annet forskere ved University of Edinburgh. Hennes andre ektemann, William Somerville, oppmuntret og støttet henne i videre studier og forskning. Igjennom deres sosiale nettverk traff hun mange ledende europeiske forskere, og hun holdt kontakten med en rekke av dem ved hjelp av jevnlig brevveksling. Familien bodde i mange år i Chelsea i England. Senere flyttet de til Italia, hvor de ble boende livet ut.
Tilsammen skrev Somerville fire vitenskapelige bøker, samt startet på en selvbiografi, som ble utgitt etter hennes død. Hennes første bok, The Mechanisms of the Heavens, var tildels en oversettelse av Laplaces Traité de mécanique céleste, inkludert et omfattende forord med egne forklaringer og figurer. De tre andre bøkene – On the Connection of the Physical Sciences, Physical Geography og Molecular and Microscopic Science – var mer selvstendige. Hver av disse omhandlet og knyttet sammen nylige oppdagelser fra flere ulike vitenskapelige grener, og spilte en viktig rolle i sin samtid med å formidle forskning utført av andre. Hun var også med på å publisere tre vitenskapelige artikler.
Da Somerville døde i 1872 ble hun beskrevet som «dronningen av vitenskapen i det 19. århundre» i en nekrolog i Londons The Morning Post. Hun var den første som i tekst ble omtalt på engelsk som «scientist» – som en ekspert på mange vitenskapelige felt. Somerville var ingen radikal feminist, men uttrykte frustrasjon over begrensninger innen studier og vitenskap knyttet til sitt kjønn.
Mary Somerville ble født Mary Fairfax den 26. desember 1780 i Jedburgh i Skottland. Foreldrene var Margaret og William George Fairfax, og hun var den femte av deres syv barn. Faren var viseadmiral i Royal Navy (Den britiske marinen). Stillingen medførte at han var bortreist i lengre perioder, ofte mange år av gangen. Mary ble født i hjemmet til sin onkel og tante, Thomas og Martha Somerville. Moren hadde akkurat vært i London for å følge ektemannen dit, som da skulle reise ut til Nord-Amerika. På veien tilbake rakk hun akkurat å komme til Manse of Jedburgh, til sin søster og hennes ektemann, før fødselen. Fødselen var vanskelig, og moren ble sengeliggende etter forløsningen. Mary ble derfor først tatt vare på av sin tante, Marta Somerville. Thomas Somerville skulle senere spille en større rolle for hennes utdannelse, og deres sønn William en enda større rolle som Marys ektemann.
Familien var ikke rik, men godt respektert i samfunnet. Moren var født Charters, og var William Fairfax' andre kone. Begge var bevisste sine slektsbånd og den klassetilhørigheten dette medførte. Mary selv var én av syv søsken fra dette ekteskapet. Fra farens første ekteskap hadde hun også én halvsøster og muligens også ett eller to søsken som døde som spedbarn. De nærmeste i alder var broren Samuel, som var fire år eldre, og broren William George, fire år yngre. Lite er kjent om Marys søskens liv og virke.
Da Margaret ble bedre, dro hun med datteren tilbake til familiens hjem i Burntisland ved fjorden Firth of Forth, hvor Mary vokste opp. Hun tilbrakte mye av barndommen alene. Hun hadde ingen venner, hennes eldre bror ble sendt på kostskole i Edinburgh og hennes yngre søsken var for små til å leke med. Familien hadde ikke råd til guvernante til henne. Faren reiste mye, og moren ga Mary stor frihet til å gjøre som hun ville. Hun tilbrakte mye tid utendørs, og satte selv pris på dette. Spesielt likte hun å observere naturen rundt seg. Som barn fikk hun, som vanlig var for jenter i Skottland på denne tiden, lite formell utdannelse. Moren lærte henne opp i å drive en husholdning, samt sørget for at hun fikk kjennskap til grunnleggende katekisme, kunne lese Bibelen og fremsi bønnene sine. Utover dette anså hun det ikke som nødvendig at Mary skulle få videre utdannelse.
Da hun var 9 år gammel kom faren hjem fra sitt arbeid i marinen. Da han fant ut hvor lite utdannelse hun hadde fått, besluttet han å sende henne på kostskole i Musselburgh. Etter å ha tilbrakt mesteparten av tiden sin utendørs, med stor frihet, var det vanskelig for henne å tilpasse seg et liv innendørs med konvensjonelle undervisningsmetoder. Hun mistrivdes på skolen, og etter ett år fikk hun lov til å reise hjem igjen. Hjemme fortsatte hun å leve fritt, og tilbrakte fortsatt mye tid i naturen. Som 11-åring tok hun turer lenger hjemmefra, tilbrakte mye tid på heiene og i strandområdene, og tilegnet seg stadig mer kunnskap om naturen rundt seg.
I løpet av sitt eneste skoleår hadde hun nå lært å skrive, enkel aritmetikk, samt grunnleggende fransk og grammatikk. Hun hadde også utviklet en sans for litteratur, og begynte å lese bøker fra farens bibliotek. Hun lærte seg selv nok latin til å forstå bøkene som var skrevet på dette språket. Marys tante Janet observerte lesingen og snakket med moren om at dette var helt uakseptabelt for en jente. Isteden ble hun sendt til landsbyskolen for å lære seg å sy. Selv om hun deltok i undervisningen og utførte arbeidet sitt som hun skulle, likte hun det ikke. I et motsvar på at hun ikke fikk lese, brukte hun nettene på studere stjernehimmelen istedenfor å sove. Mary nektet også, i likhet med flere søsken og søskenbarn, å bruke sukker i teen – som en protest mot datidens slaveri.
Da Mary fylte 13 år, begynte hun på en formell utdannelse i Edinburgh. Edinburgh lå tvers over fjorden for hjembyen hennes. Her leide moren hennes en leilighet der hun kunne bo, og hun ble innskrevet på en skriveskole der hun lærte skriving og grunnleggende aritmetikk. Samtidig fikk hun undervisning i pianospill, musikk, dans, matlaging, tegning og kunstmaling – de to siste med Alexander Nasmyth som veileder. På sommerstid reiste hun tilbake til Burntisland, der hun hadde fri fra den formelle undervisningen, men fortsatte å lese og spille på egenhånd. Flere i familien merket seg Marys interesser, og var delaktige i utdannelsen hennes. Hun fikk pianotimer av William Henry Charters og undervisning i litteratur av Thomas Somerville.
Mary oppholdt seg i Edinburgh under den skotske opplysningstiden, og Skottlands hovedstad var på mange måter både et kulturelt og intellektuelt senter. Her tok hun i stor grad og med stor glede del i byens sosiale liv. Her var hun med på fester, ball, besøk, teaterforestillinger, konserter og lignende. Disse aktivitetene ble også ansett som passende og nødvendig for en god utdannelse for å bli en ekte «lady», og derfor forenelig med familiens ønsker. Dette selskapslivet skulle også med tiden bidra til Marys karriere. I Storbritannia var det på denne tiden vanlig med en mer uformell tilnærming til vitenskap enn i resten av Europa, der man diskuterte og delte idéer i uformelle sammenhenger fremfor systematisk på universiteter og forskningsinstitusjoner. Mary trivdes godt med dette livet, og ble selv ansett som sjarmerende, sjenert og pen – og fikk kallenavnet «Jedwoods rose» (eller «Jedburghs rose»).
Under et teselskap på et besøk i hjembyen viste vertinnen et moteblad til Mary. På en av sidene så hun noen merkelige linjer blandet med bokstaver, for det meste x-er og y-er. Hun spurte vertinnen om disse, som svarte at det var algebra, men ikke kunne forklare noe mer om det. Denne hendelsen vekket Marys interesse for matematikk, og hun forsøkte å finne ut mer.
I en annen forbindelse, i undervisningen i kunstmaling, nevnte Nashmyth for elevene at de burde lese Euklids Elementer for å forstå konseptet perspektiv bedre. Mary merket seg dette, og gikk til sin yngre brors huslærer for å få hjelp. Han gikk med på å kjøpe denne, samt matematikkboken Bonnycastle til henne. Dette måtte hun be ham om å gjøre, ettersom det på denne tiden ville være utenkelig for en ung kvinne å kjøpe disse bøkene fra en bokhandler. På nattestid, mens familien sov, studerte hun i hemmelighet Euklids skrifter. Hun kom seg igjennom samtlige seks bind på denne måten før det ble oppdaget og stoppet av moren. Da faren, som igjen hadde vært til sjøs, kom hjem, uttrykte han bekymring for at datterens interesse for matematikk skulle gå ut over hennes mentale helse. Dette synspunktet delte han med mange andre på denne tiden, inkludert mesteparten av familien. Det var bare onkelen Thomas Somerville som oppmuntret henne til å studere videre. Hun besøkte ofte onkelen og tanten i deres hjem. Han underviste henne også videre i latin, og anså hennes interesse og tørst for kunnskap som spesiell og som en gave.
Etterhvert oppdaget faren at Mary studerte matematikk i hemmelighet, og forbød det med det samme. Det ble ansett som potensielt skadelig for kvinner å studere abstrakte temaer, ettersom det kunne overanstrenge hjernen. Isteden sendte foreldrene henne tilbake til Edinburgh, for at hun i større grad igjen skulle ta del i byens selskapsliv. Der deltok hun, med den daværende komtessen av Buchan som chaperone, på ulike dansetilstelninger og arrangementer. Dette var like etter den franske revolusjon, og dette preget i høy grad også samfunnet i Skottland. Mary valgte imidlertid ikke å engasjere seg i dette, men fokuserte på studiene sine. Utad studerte hun fortsatt kunstmaling med Nasmyth og tok pianotimer. I hemmelighet leste hun likevel også matematikk og klassisk litteratur.
I 1804, i en alder av 24, ble Mary gift med sin første ektemann, Samuel Greig. Ekteskapet var arrangert av familien. Greig var Marys tremenning på morens side, sønn av en admiral i Den britiske marinen og selv offiser i Den russiske marinen. Greig var opprinnelig bosatt i Russland, der han hadde blitt sendt etter Katarina IIs forespørsel til England om hjelp til å omorganisere den russiske marinen. Marys foreldre ønsket imidlertid ikke at hun skulle reise så langt bort. Etter bryllupet flyttet ekteparet derfor isteden til London. Her hadde Samuel fått stilling som kommissær for Den russiske marinen og Det russiske konsulatet i Storbritannia.
I London hadde Mary få venner og tok lite del i selskapslivet. Mary ble ikke hindret, men heller ikke støttet, i å fortsette sine studier. Ektemannen hadde ikke høye tanker om kvinners intellektuelle kapasitet, og var selv ikke interessert i vitenskap. Mary fortsatte imidlertid likevel med sine private matematikkstudier, og tok dessuten fransktimer. Til en viss grad tok hun også del i sosiale aktiviteter. Det var ikke mye sammenlignet med tiden i Edinburgh, men hun gikk blant annet i kirken, på operaen, deltok på middager ved den russiske ambassaden og lignende.
Ekteparet fikk to barn sammen, Woronzow (1805–1865) og William George (1806–1814). I 1807 døde Samuel Greig, 29 år gammel. Mary flyttet deretter tilbake til familien i Skottland sammen sine to sønner.
Ektemannens død medførte en arv god nok til at Mary til en viss grad ble sosialt og økonomisk uavhengig fra familien. Dette gjorde det mulig for henne å fortsette å studere, uten å bry seg om konvensjoner om hva som passet seg. I tillegg til å ta seg av barna fant hun også tid til å lese innimellom. Hun studerte plangeometri, sfærisk trigonometri og algebraiske kurver, samt leste Astronomy av James Ferguson. Hun forsøkte seg også på Newtons Principia – første gang uten å forstå mye, etterhvert med stor iver og beundring.
I denne perioden møtte hun også Henry Brougham, som kom til å bli en støtte igjennom mange år. Det var blant annet han som foreslo at hun skulle begynne å skrive bøker. Hun ble også kjent med John Playfair, professor i naturfilosofi ved Universitetet i Edinburgh. Han ga henne råd om hvordan hun burde studere matematiske tekster. Dette gjorde det blant annet mulig for henne å komme seg igjennom Laplaces Mécanique Céleste. Playfair introduserte dessuten Mary for matematikeren William Wallace, hans tidligere student. Wallace var som Mary, i stor grad selvlært. Han hadde studert fransk, latin og matematikk på egenhånd, mens han arbeidet som bokbinder. Ved Playfairs hjelp fikk han isteden en plass ved Perth Academy, og videre inn i den akademiske verden. Wallace ble en av Marys viktigste mentorer på denne tiden. De korresponderte via brev der de diskuterte matematiske problemer – vanskeligheter, løsningsmetoder og løsninger. I 1811 løste hun et problem gitt ved en diofantisk ligning, gitt i en matematisk journal i Military College at Marlow. For denne besvarelsen fikk hun en sølvmedalje, som var den første offisielle anerkjennelsen hun mottok for sitt arbeid.
Marys uformelle tilnærming til matematikk og astronomi var typisk for Storbritannia på denne tiden. Mens det for andre fagfelt var formelle utdannelser og systematisk tilnærming til hvordan noe ble undervist, var det bare et fåtall av datidens britiske matematikere og astronomer som hadde fått en formell utdannelse innen dette. Dette gjaldt også mange av de som skulle få innflytelse over hennes senere karriere. Dette sto i kontrast til situasjonen i Frankrike og Tyskland, hvor man anså vitenskap som en formell akademisk disiplin og formaliserte utdannelsen deretter.
I 1812 ble Mary igjen gift, denne gangen med fetteren William Somerville. Han var sønn av Thomas og Marta Somerville, hvis hjem hun både ble født i og hadde tilbrakt mye tid i. William var militærlege, med bakgrunn fra Den britiske armé. I likhet med Mary hadde han vært gift tidligere, og var nå enkemann. Han hadde også én sønn – James Craig Somerville – født utenfor ekteskap. De hadde også mange felles interesser. De regnet seg begge som liberale, og var begge interesserte i vitenskap. Da de giftet seg, var William 42 år gammel og Mary 31. Han hadde reist mye, mens Mary hadde tilbrakt det meste av livet i Skottland, med unntak av de tre årene i London.
William hadde kort tid før ekteskapet fått tilbud om en stilling ved sykehusene i Portsmouth. Like etter bryllupet dro de derfor dit. På veien sørover stoppet de i Great Marlow for å besøke William Wallace. Han tok dem også med på besøk til William Herschel, der de fikk se hans astronomiske observatorium. Etter en kort tid flyttet de i 1813 så tilbake tilbake til Edinburgh, ettersom William fikk en ledende stilling i Army Medical Department i Skottland. Her ble de boende i tre år.
Mary fortsatte med sine studier, samtidig som hun tok seg av familiens husholdning. Marys to sønner fra første ekteskap og Williams ene, fikk alle både privatundervisning og ble sendt til gode skoler i Skottland. I 1813 ble deres første felles barn, datteren Margaret født. Årene etter ble preget av to tragiske hendelser. I 1814 døde hennes sønn William, 9 år gammel. Samme år fikk de sønnen Thomas, som igjen døde før han hadde fylt ett år. Mot slutten av året fikk de igjen en datter, Martha, som fikk leve og vokse opp.
Mary fortsatte sine studier, både innen matematikk og andre fagfelt. Innenfor matematikken fokuserte hun på matematisk analyse, der franske matematikere hadde gjort store fremskritt de siste årene. Hun begynte, sammen sin ektemann, også å studere mineralogi og geologi. William insisterte også på at hun skulle studere andre fagfelt. Han sørget for at hun fikk undervisning innen gresk litteratur og botanikk.
På denne tiden skaffet Mary seg et lite bibliotek av viktige bøker og verker innen matematikk og astronomi. Hun spurte Wallace om hjelp, og fikk tilbake en liste over bøker som hun videre gikk til innkjøp av. De fleste var på fransk – et par på latin – og ingen på engelsk. Disse inkluderte blant annet bøker av Francœur, Lacroix, Biot, Poisson, Lagrange, Euler, Clairaut, Monge og Callet. Dette ble et høyt verdsatt bibliotek for Mary, som nå kunne studere videre, med stadig større iver. Biblioteket inneholdt, med unntak av Eulers bok Elementer, relativt nye bøker – de fleste publisert kun noen få år tilbake. Disse inneholdt sentrale nyere resultater innen matematisk analyse som ble utviklet i Frankrike på denne tiden.
William oppmuntret og hjalp Mary i hennes studier. Han hjalp henne med det praktiske rundt studiene og diskuterte problemer og ideer med henne. Dette var avgjørende for Mary Sommervilles utvikling. Vitenskapen i Storbritannia var på denne tiden lite organisert, med lite hierarki og formelle krav. Dette gjorde det på noen måter lettere for Mary å delta som kvinne. Imidlertid var de sosiale hindrene mange, og her var William, som hadde gode sosiale forbindelser, til stor hjelp. Dette gjorde det både mulig for Mary å tilegne seg kunnskap, og senere hevde seg som naturvitenskapelig forfatter. Hun kunne bruke Williams kontaktnett og medlemskapet hans i ulike foreninger, slik at Mary blant annet fikk tilgang til biblioteker stengt for allmennheten. Han var også hennes reisefølge, i en tid der kvinner sjeldent reiste alene. Brev til Mary gikk også via William. Frem til sin død kom han også senere til å ta seg av all kommunikasjon med forlagene vedrørende utgivelsen av Marys bøker.
I 1815 fikk William beskjed om at han hadde blitt utnevnt til Principal Inspector General i den britiske hæren. Dette medførte også at familien måtte flytte til London, noe som ble tatt godt i mot. Ekteparet bosatte seg i Hanover Square i Queen Square i Bloomsbury, i nærheten av der Mary hadde bodd første gang i London. William, Mary og de to døtrene flyttet til London, mens de eldre sønnene (Woronzow og James) ble igjen i Skottland for å fullføre skolegangen der.
Da Mary nå flyttet til London for andre gang, ble dette en helt annen opplevelse for henne. Hun var nå mye mer selvstendig, og ble introdusert for en annen del av London enn den hun hadde kjent som Samuel Greigs ektefelle. Dette var et sosialt nettverk hun kom til å sette stor pris på. Ekteparet kjente få i London fra før av, men via kontakter etablerte de raskt et sosialt nettverk. En del av disse var vitenskapsmenn som senere holdt Mary oppdatert på sine fagfelt. Dette var igjen informasjon hun overførte til bøkene sine. Familien ble blant annet bedre kjent med den tysk-britiske astronomen og komponisten William Herschel, som bodde utenfor London med sin sønn John Herschel som også ble en kjent vitenskapsmann. Mary og John Herschell utviklet et vennskap som varte livet ut. De kom til å utveksle brev i mange år, og han hadde stor betydning for hennes senere forfatterskap.
Etter Storbritannias seier ved Waterloo ble det britiske militæret rustet ned. Som en konsekvens av dette ble William permittert med «half pay», under et år etter at de hadde flyttet. Samtidig som det gjorde tilværelsen trangere økonomisk, førte det også til at familien kunne disponere tiden noe friere. Ekteparet planla å reise til Italia vinteren 1816–1817. Dette måtte imidlertid utsettes ettersom Mary igjen var gravid med deres siste datter, Mary Charlotte. Til tross for permisjonen jobber William fortsatt noe som doktor, ofte privat. Han brukte ellers tiden på å studere videre samt deltok som vanlig i selskapslivet. Mary fortsatte også sine studier som før, i kombinasjon med morsrollen og det sosiale. Studiene omfattet videre korrespondanse med mentoren Wallace, videre matematiske studier, såvel som mineralogi og kunstmaling.
I London ble de også kjent med besøkende vitenskapsmenn fra Frankrike, deriblant den fysikeren Jean-Baptiste Biot. Sommeren 1817 dro ekteparet til Paris for første gang; dette var like etter Napoleonskrigene. Paris hadde da blitt et sted utlendinger kunne reise til uten restriksjoner. Datteren Margaret ble med, mens de to yngste barna – Marta og Mary – ble overlatt til Williams søster.
I Paris ble de godt mottatt. Biots kone, Madame Françoise Biot, introduserte ekteparet for Frankrikes vitenskapelige elite. Blant disse var François Arago – som igjen introduserte Mary igjen for Pierre-Simon Laplace. Mary hadde studert og oppnådd god forståelse for Laplaces matematiske tekster, og diskuterte disse med ham. Han uttrykte forundring over at hun hadde lest og forstått det han hadde skrevet. Andre vitenskapsmenn de traff under dette oppholdet inkluderte kjemikeren Claude Louis Berthollet, kjemikeren og fysikeren Joseph Louis Gay-Lussac, den tyske naturvitenskapsmannen og geografen Alexander von Humboldt, matematikeren og fysikeren Siméon Denis Poisson, samt kjemikeren Louis Jacques Thénard.
Fra Frankrike dro de videre til Genève i Sveits, hvor en lignende vitenskapelig sosial krets fantes. Her traff de også John Playfair igjen. Fra brevene som ble sendt hjem til familien i Skottland kom det frem at de brukte tid på å sette seg inn i landets mineralogi og geologi. I tillegg tegnet Mary mange landskapsskisser av det sveitsiske landskapet.
Etter oppholdet i Sveits var intensjonen å reise tilbake til England. Imidlertid ble både Mary og datteren Margaret syke. Margaret kom seg fort, men Mary ble sengeliggende i over to måneder. William besluttet derfor å heller ta de med til Italia vinteren 1817–1818, i håp om at det mildere vinterklimaet der skulle være til hjelp. Fra Sveits reiste de i langsomt tempo sørover, og stoppet blant annet i Bassano, Venezia, Padova, Bologna og Firenze. Brevene som ble sendt hjemover vitner om at de også her møtte mange nye bekjentskaper, men til forskjell fra oppholdet i Frankrike og Sveits hadde kun et fåtall av disse vitenskapelig tilknytning.
Det er antatt at familien kom hjem til England sent på sommeren eller tidlig på høsten 1818. De besøkte så familie i Skottland før de igjen bosatte seg i London. Huset de flyttet til lå i Hanover Square i Mayfair, som lå langt nærmere resten av det vitenskapelige miljøet i byen enn det tidligere huset, som hadde vært på Queen Square. I november 1819 tiltrådte William en legestilling ved Chelsea Hospital, en stilling han kom til å inneha i 21 år.
I London ble de kjent med Lady Byron og hennes datter Ada, senere Ada Lovelace. Ada var på samme alder som Somervilles døtre, og Mary ble også Adas private matematikklærer, ettersom Lady Byron synes matematikk var viktig, og ønsket at Ada skulle få en god opplæring i det. Senere holdt de kontakten via brev. Mange av disse omhandlet matematiske problemer, og Mary rådet henne til å studere matematikk. Ada holdt god kontakt med familien Somerville gjennom hele livet; døtrene var på samme alder og de ble nære venner. Samtidig hadde Ada anlegg for matematikk og fikk privatundervisning av Mary. Det var også Mary som senere introduserte Ada for matematikeren Charles Babbage.
I august 1823 døde datteren Margaret. Dette følte Mary skyld for, ettersom datteren viste gode evner innen matematikk og Mary var redd for at hun hadde satt for høye forventninger til datteren. Også Williams bror Samuel døde samme sommer. Dette førte også til visse økonomiske vanskeligheter for familien.
Sommeren 1824 reiste ekteparet, Marys sønn Woronzow og en venn, James Mackintosh, til Nederland, Belgia og Tyskland. Døtrene ble i mellomtiden overlatt til en tysk guvernante. Her møtte Mary igjen flere ledende vitenskapsmenn, som hun nok en gang sørget for å holde kontakt med senere.
I 1826 publiserte Mary sin første artikkel, om sammenhengen mellom lys og magnetisme. I 1820 hadde den danske fysikeren Hans Christian Ørsted oppdaget at rundt en strømførende ledning er et magnetfelt. Dette førte til en bølge av interesse rundt magnetisme, med mange etterfølgende eksperimenter og publikasjoner i mange ulike forskningsmiljøer. Den italienske professoren Domenico Lino Morichini hevdet at ved å utsette nåler for den fiolette delen av spekteret funnet i sollys hadde han observert at nålene ble magnetiske. Mary ville undersøke denne sammenhengen nærmere, og med enkle redskaper – synåler, en prisme og farget glass – gikk hun systematisk igjennom fenomenet.
Artikkelen ble sendt inn til Royal Society, og publisert i tidsskiftet Philosophical Transactions of the Royal Society under tittelen «On the magnetizing power of the more refrangible solar rays». William var korrespondent (den som kommuniserte med magasinet), mens Mary sto som forfatter. I teksten beskriver hun eksperimenter der hun lot sollys passere gjennom et prisme, slik at de ulike fargene i lysspekteret ble splittet opp i ulike farger. Hun plasserte halvdelen av ulike nåler under ulikt type lys. Hun observerte at de nålene som ble plassert i fiolett lys ble magnetiske. Den delen som ble utsatt for lys ble frastøtt av en nordpol og den andre delen tiltrukket av den. Hun observerte at det samme ofte også skjedde med indigo lys, samt noen ganger med blått og grønt lys, men ikke dersom det ganske enkelt ble utsatt for rent sollys. Hun var den første kvinnelige forskeren til å publisere eksperimentelle resultater i Philosophical Transactions of the Royal Society.
Tre år senere forsøkte imidlertid Peter Reiss og Ludwig Moser å gjenskape eksperimentet. De brukte mer avanserte teknikker for å måle magnetisme. De observerte at metall utsatt for lys noen ganger ble magnetisk. Dette ble imidlertid ikke indusert spesielt av det fiolette lyset – men isteden fulgte det av naturlig variasjon og tilfeldighet. Flere forskere forsøkte senere å gjenskape eksperimentet. Noen observerte det samme som Mary, men det ble generelt antatt av de fleste forskere at det generelt ikke var noen sammenheng mellom det fiolette lyset og magnetismen som oppsto. Mary skrev i sin selvbiografi at hun skammet seg over at resultatene ikke var korrekte, men at hun utførte eksperimentet og publiserte resultatene i beste mening. Da det ble satt spørsmål ved hennes oppdagelser, brant hun også alle notater fra eksperimentet.
Året 1830 ble et veiskille i organiseringen av det vitenskapelige miljøet i Storbritannia. Charles Babbage publiserte en artikkel som kritiserte Englands forhold til vitenskap, «Reflections on the Decline of Science in England and on Some of its Causes». Han hadde i flere år kjempet for at nyere fransk analyse og utnyttelse av nylige teknologiske fremskritt skulle få innpass også blant britiske vitenskapsmenn. Han kjempet også for en profesjonalisering av vitenskapen som helhet, gjennom økt statsstøtte og økt anerkjennelse av vitenskapelig forskning. Babbage kjempet tilsvarende for endringer i Royal Society. Han synes det var problematisk med en stadig økende andel av medlemmer som på ingen måte deltok i klubbens vitenskapelige agenda. Han, med flere, ønsket å reformere klubben for å få tilbake fokuset på dette. Han fremmet William Herschel som lederkandidat for den delen av klubben som ønsket reform. Kandidaturet ble blant annet støttet av William. Herschel tapte imidlertid for motkandidaten hertugen av Sussex, med 119 mot 111 stemmer. Babbage og flere andre valgte etter dette å bryte med klubben, og året etter ble den nye organisasjonen British Association for the Advancement of Science dannet, og flere av de som hadde kjempet sterkest for reform av Royal Society valgte isteden å engasjere seg her.
Disse reformene, og andre årsaker, førte til at Somervilles vitenskapelige–sosiale sirkel endret seg. Wollaston og Young døde begge før 1830, mens andre hadde endret fokus og interesse – og deltok ikke lenger aktivt i vitenskapelig arbeid. Imidlertid stiftet de stadig nye bekjentskaper, mange av dem ivrige vitenskapsmenn. I den nye omgangskretsen var blant annet John Herschel, Charles Babbage og William Whewell. I dette dynamiske og ustrukturerte miljøet ble Mary ansett som likeverdig med sine mannlige kolleger. Her tok hun også ansvar for å veilede og diskutere arbeidene til yngre forskere. Videre var disse reformene viktig for Marys første bok. Denne ble tatt godt imot nettopp på grunn av disse endringene i det britiske sosial-vitenskapelige miljøet.
Henry Brougham, som Mary hadde kjent lenge, foreslo for henne å oversette Laplaces Traité de mécanique céleste til engelsk. Bokverket inneholdt svært sentrale resultater innen teoretisk fysikk og teoretisk astronomi. Verket tok for ulike aspekter innenfor himmelmekanikk basert på matematisk analyse, og var på mange måter en videreføring av Newtons Philosophiæ naturalis principia mathematica, som var bedre kjent blant britiske vitenskapsmenn. Resultatene presentert i boken baserte seg på nyere teknikker innen matematisk analyse. Denne matematikkgrenen var på dette tidspunktet kjent i Frankrike – men ikke i like stor grad i engelskspråklige kretser. Bokverket hadde blitt utgitt på fransk i perioden 1798–1825; siste bok to år før Laplaces bortgang i 1827.
Etter flere overtalelser sa hun seg villig til å prøve. Broughams egentlige intensjon var å utgi hennes oversettelse. Da han mottok Marys manuskript bestemte han seg imidlertid for heller å sende det videre til John Herschel. Fra da av ble det Herschel som veiledet Mary videre. Herschel var gjennomgående positiv i sine tilbakemeldinger, og satte Marys arbeid høyt. Her fant han, i motsetning til hva som var vanlig i britiske vitenskapelige kretser, et arbeid preget av en grunnleggende god forståelse for fransk matematisk analyse. Videre brevkorrespondanse vitner om forslag til justeringer, utvidelser og klargjøringer.
Som en del av verket hadde Mary skrevet en helt ny introduksjon til resten av verket. I et brev foreslår Herschel å «doble» denne. Mary jobbet videre med introduksjonen, som ble til en gjennomgang av fransk analyse og teoretisk astrofysikk. Disse var mer velkjente i franske kretser, men for et britisk publikum var dette mer utfordrende.
For resten av verket forsøkte Mary å være tro mot Laplaces fremstilling. Imidlertid ble hele teksten, samt alle matematiske utledninger, grundig gjennomgått og utvidet der hun synes det var nødvendig. Hun illustrerte også verket med en rekke figurer. Der det var naturlig sammenlignet hun Laplaces fremstillinger med newtonsk mekanikk, og hun supplementerte også med henvisninger til flere andre franske matematiske arbeider.
Bokverket Traité de mécanique céleste hadde vært forsøkt oversatt tre ganger da Mary ga seg i kast med det. To ganger hadde første bok blitt oversatt, og én gang de to første bøkene. Marys fremstilling har blitt ansett som langt mer komplett enn disse tre. Bokverket ble sendt til redaktøren og familievennen John Murray – eier av forlaget John Murray. I løpet av prosessen ble han, og dermed også Somervilles, etter hvert gjort oppmerksomm på at den amerikanske Nathaniel Bowditch også hadde oversatt og utgitt en engelsk oversettelse av Laplaces arbeider. De bestemte seg likevel for å fortsette utgivelsesporsessen, da Marys fremstilling på mange måter skilte seg fra Bowditch' fremstilling.
En av de siste tingene som kom på plass, var verkets tittel. Denne ble endelig avgjort i 1831, etter å ha overveid ulike forslag fra venner. Videre i månedene fremover, i en siste runde før verket ble publisert, ble verket gjennomgått av flere i Somervilles vennekrets. De dobbeltsjekket de matematiske utledningene og kom med forslag til mindre korrigeringer. I november 1831 ble The Mechanism of the Heavens endelig publisert. Verket var totalt på over 701 sider, fordelt på en innledning og fem deler. Det var også illustrert ved tilsammen 116 illustrasjoner. Den 70 sider lange innledningen til boken, A Preliminary Dissertation on the Mechanisms of the Heavens, ble også utgitt som en egen selvstendig bok året etter.
Boken ble godt mottatt av anmeldere, og blant de i Storbritannia med interesse for feltet. Matematikerne George Peacook og Whewell satte boken opp som pensum for avanserte matematikkstudier ved University of Cambridge. Salget gikk, til tross for den gode mottagelsen, langsomt i begynnelsen – men tok seg gradvis opp. I 1833 skrev Murray til Mary, i en korrespondanse som alltid gikk via William, at av de opprinnelig 750 eksemplarene av boken som var blitt trykket var det nå kun 30 stykker igjen.
Sommeren 1832, året etter bokutgivelsen, flyttet familien Somerville til Paris. Året før hadde en større koleraepidemi nådd Storbritannia, inkludert London-områdene. Mary hadde vært syk to ganger, og det tok lang tid før hun kom seg etterpå. William insisterte på at hun burde endre omgivelser, og ordnet det slik at de kunne reise tilbake til Paris. De tok også med sine to døtre – Martha og Mary – som nå var 15 og 17 år gamle. For Mary ville dette bli en tur tilbake til et sted hun allerede var kjent. Her hadde hun gode muligheter for hvile og avkobling i sosiale lag hun trivdes i og ville bli godt mottatt i. For døtrene ville dette bli deres første tur utenlands. Begge snakket fransk, i tillegg til tysk og engelsk. De hadde ikke noen spesiell interesse for matematikk og vitenskap, men var utadvendte og klarte seg bra i selskapslivet. Paris hadde også, i enda større grad enn London, lidd under kolera-epidemien, men dette bekymret ikke William. Dette var også kort tid etter Julirevolusjonen i 1830, men dette ble heller ikke sett på som noe stort problem for familien.
I Paris ble de godt mottatt, og mange større selskaper ble arrangert til ære for Mary. Familien fant et komfortabelt sted de kunne bo, ansatte tjenestefolk og datteren Martha fikk ansvaret for den daglige husholdningen. I løpet av de neste månedene deltok Mary og døtrene i aktivt i selskapslivet i Paris. Her tilbrakte de tid sammen med gamle venner – blant annet vitenskapsmennene François Arago, Alexis Bouvard og Siméon Denis Poisson – og fikk nye bekjente. Her fikk Mary også nye gode kontakter med franske matematikere og astronomer. Den vitenskapelige sosieteten i Paris var på denne tiden blant de ledende i Europa på sitt felt, og Mary gled rett inn.
I november 1832 reiste William hjem for å fortsette i sitt arbeid som lege ved sykehuset i Chelsea, mens Mary og døtrene ble værende i Paris i totalt 10 måneder, frem til mai 1833. I hele perioden var Mary opptatt av at døtrene skulle få fullt utbytte av oppholdet i Paris også utenfor vitenskapelige kretser. Her tok de i stor grad del i det sosiale livet, ble invitert på besøk både i og utenfor Paris. De gikk sammen på operaen og teaterforestillinger, og deltok på ball og andre arrangementer. Mary fikk for vane å utføre sitt eget arbeid på formiddagen, for deretter å delta i selskapslivet på ettermiddagen og kvelden.
Mot slutten av oppholdet i Frankrike dro familien til Sveits. William kom tilbake til familien i august 1833, og de dro sammen til Genève. Her sluttet Worozow Grieg seg til følget, i tillegg til noen av hans venner. De tilbrakte tilsammen seks uker her. I brevene fortelles det om mye friluftsliv og gode helseeffekter av dette. De skriver også stadig om nye bekjentskaper, denne gangen spesielt for døtrene, som i Marys øyne nå var utlært til å ta del i selskapslivet i et hvilket som helst land. De dro tilbake til Chelsea igjen høsten 1833.
I Paris arbeidet Mary på det som kom til å bli hennes neste bok, On the Connexion of the Physical Sciences. Denne hadde hun allerede startet på før utgivelsen av Mechanisms of the Heaven. Også denne gangen var det Brougham som kom med forslag om en bok, denne gangen som et forsøk på å favne flere vitenskapelige felt og vise hvordan alle disse hang sammen. Boken baserte seg på ideer som ble presentert i forordet Preliminary Dissertation i On the Mechanism of the Heavens. Tematikken var mye bredere, men fokuserte på stor grad på nyere utvikling innen ulike vitenskapelige områder. Til forskjell fra den første boken omfattet denne et felt hun ikke hadde særlig mye erfaring med; den tok likevel langt kortere tid å fullføre. Mens den første boken kun var en oversettelse, og tildels en utvidelse, av én annen persons arbeid, var denne boken en mye mer generell gjennomgang av mange personers arbeid og nyere oppdagelser.
Da hun skrev sin første bok hadde Mary i stor grad holdt prosjektet sitt hemmelig. Denne gangen involverte hun nå flere ledende vitenskapsmenn og fikk mye hjelp og innspill av disse underveis. Her arbeidet hun blant annet tett med Michael Faraday, William Hyde Wollaston og Whewell. De første sporene av arbeidet med boken som finnes i kildene som er tilgjengelige, er en brevutveksling med naturforskeren William Broderip fra mars 1832. I disse brevene skriver Broderip, som svar på Marys spørsmål, om dyre- og plantelivet i Himalaya. Svarene hun får skriver Mary om, og nevnes i boka i et avsnitt på rundt 200 ord. Hun nevner også planene sine til Whewell, i april 1832, og spør om hjelp til å lese igjennom noe av det hun har skrevet. Når familien senere reiser til Frankrike nevner hun også arbeidet sitt til François Arago raskt etter ankomst, og Arago tilbød seg å sende henne tekster som muligens kunne være interessante for henne. På denne måten var hun åpen om arbeidet sitt med en ny bok til alle i umiddelbar omgangskrets. Basert på brev som har blitt bevart for ettertiden vet man også at minst seks personer, eksperter fra ulike felt – ble bedt om å lese igjennom hele eller deler av boken før den ble publisert, for å fange opp eventuelle feil og mangler.
Boken i seg selv omfattet alle temaer hun regnet som sentrale under begrepet «fysisk vitenskap». Tematisk tar den for seg fysisk astronomi, materialvitenskap, lyd, lys, varme, temperatur, meteorologi, fysisk geografi, elektrisitet, magnetisme, og til slutt beskrivende astronomi. Fysisk astronomi gis mest plass, men også lys og magnetisme er omfattende omtalt. Arbeidene på elektrisitet og magnetisme omfatter mye av Faradays arbeid, som for det meste ble utført i tidsrommet 1831–1834. Faraday selv ble bedt om å lese igjennom bokmanuskriptet og ga presise, gode tilbakemeldinger. Boken ble skrevet populærvitenskapelig, og Mary fokuserte på å gjøre teksten lett tilgjengelig. Samtidig måtte teksten være vitenskapelig presis. Mary uttrykte selv at det å balansere disse to idealene var utfordrende. Det endelige verket var en tekst ikke inneholdt matematiske formler. Det ble imidlertid hintet til eksistensen av disse i mange tilfeller. Boken var også rik på numeriske data. Boken gir en god oversikt over samtidens vitenskapelig arbeid, og er rikelig krydret med referanser til andre tekster. I den første utgaven nevnes John Herschel 18 ganger, Faraday 17 ganger, Laplace 16 ganger, Jean-Baptiste Biot 10 ganger og Arago 9 ganger. I tillegg er en rekke andre nevnt et par ganger.
Boken ble utgitt i flere reviderte opplag. I de tidligere utgavene vies Halleys komet større oppmerksomhet, som var forventet (med riktighet) av astronomene å komme i til syne 1835. Senere utgaver forkorter denne teksten noe. Fra den tredje utgaven nevner Mary uregelmessighetene i planeten Uranus' bane, og at dette muligens skyldes eksistensen av et hittil ukjent legeme. I Personal Recollections står det at John Adams forteller Mary at han hadde lest hennes 6. utgave av boken, utgitt i 1842, og at dette ga ham ideen til å beregne banen til Uranus. John Adams tok med i beregningene en ukjent planet, og hans bregninger viste seg å bli bekreftet ved oppdagelsen av Neptun i 1846.
Den sjuende utgaven av boken ble utgitt etter dette igjen, og omfatter en tekst som beskriver denne oppdagelsen. Også tekstene innen elektromagnetisme ble oppdatert i senere utgaver, basert på nyere oppdagelser, og Faradays elektrolyselov ble for eksempel nevnt i den andre, men ikke i den første, utgaven av boken. Tilsammen kom det ut ti ulike utgaver, den siste i 1877, etter Marys død.
Boken ble, som den første, godt mottatt i vitenskapelige kretser – men solgte også mye bedre. Den ble utgitt i flere reviderte opplag, samt oversatt til tysk og italiensk. Den første utgaven av boken ble utgitt i februar 1834. Dette var etter at familien igjen hadde flyttet tilbake til Chelsea. Allerede i mars var første utgave, trykket opp i 2000 utgaver, utsolgt fra trykkeriet. Boken fikk gode anmeldelser, og ble beskrevet som underholdende og lettskrevet, samtidig som den var faglig korrekt. Mens utgivelsen i Storbritannia foregikk under ordnede former, der Mary ble tildelt 2/3 av inntektene fra boksalget, ble det også trykket opp piratutgaver av boken i USA. Dette var flere tiår før man fikk lover om opphavsrett; på denne måten ble Marys arbeid, både i sin helhet og delvis, utgitt i USA, men uten noen formelle avtaler eller noen form for inntekt tilbake til det opprinnelige forlaget.
Begrepet «fysisk vitenskap» var på denne tiden hverken veldefinert eller veletablert. På denne siden utviklet mange vitenskapelige grener seg parallelt, og de ulike arbeidene var ikke nødvendigvis alltid velorganisert i logiske undergrupper. Flere andre jobbet med å definere og organisere de ulike vitenskapsgrenene, deriblant Marys tidligere mentorer William Playfair og Whewell. Mary kjente godt til deres arbeid. Hun gjorde ikke noe forsøk på å komme med noen videre detaljert oppdeling – tvert imot forsøkte hun å formidle hvordan alt hang sammen. Hva hun tok med i boken og hva hun utelot anses som angivende for hva som ble tatt med videre under paraplyen «fysisk vitenskap». Her ble for eksempel kjemi og geologi utelatt, mens astronomi ble tatt med. Også det engelske ordet «scientist» kan knyttes til utgivelsen av denne boken. Vitenskapsmenn og -kvinner hadde ofte blitt omtalt som «philosopher», men dette ble kritisert for å være et for vidt begrep. Når Whewell skulle omtale Connexions, foreslo han å isteden bruke ordet «scientist». Han så på det som et begrep som skulle omfatte generell vitenskap, etter mønster av ord som artist, economist, atheist og schiolist. Ordet ble raskt fanget opp av andre igjen og i 1840 formelt definert av Whewell som «en som dyrker vitenskapen på generell basis».
I samme omtale omformulerer Whewell linjer fra diktet «Lines on Milton» av John Dryden. Her bytter han ut Homer, Vergil og Milton med Hypatia av Aleksandria, Maria Gaetana Agnesi av Italia, og Mary Somerville:
Whewill beskriver henne her også som en av Englands store stjerner i vitenskapen, til tross for hennes skotske opphav.
Da fysikeren Thomas Kuhn over hundre år senere hadde en gjennomgang av vitenskapens utvikling på 1800-tallet så han utgivelsen av Connexions i sammenheng med den vitenskapelige utviklingen som skjedde i 1830-årene. Etter 1830-årene så forskere i større grad sammenhenger mellom fenomener som de tidligere hadde behandlet hver for seg.
For sitt arbeid og sine to første bøker ble hun verdenskjent, og arbeidet hennes ble anerkjent på mange måter. Hun ble i 1835 foreslått og tatt opp som medlem i Royal Astronomical Society. Dette var på bakgrunn av Marys arbeid innen himmelmekanikk og astronomisk matematikk. Caroline Herschel var tatt opp som medlem samme år. Sammen ble de dermed dette året foreningens første kvinnelige medlemmer. Hun ble også tatt opp som æresmedlem i The Naval and Military Library and Museum of London, Bristol Philosophical and Literary Society, Société de Physique et d’Histoire Naturelle de Genève og Royal Irish Academy.
Utgivelsen førte også til at statsministeren, etter forslag fra Robert Peel, innførte en betydelig årlig pensjon som anerkjennelse for hennes bidrag innen litteratur og vitenskap. Pensjonen kom godt med for familien var ikke spesielt godt økonomisk stilt. Deres eneste inntekt var fra Williams arbeid som lege. Familien Somervilles økonomiske situasjon var relativ ustabil, og de levde til tider over evne. Dette var imidlertid i store deler utenfor Marys kontroll. Utover daglige husholdningsutgifter var det hovedsakelig William som tok seg av familiens økonomi, som han i liten grad diskuterte med Mary. To måneder etter at Mary ble tildelt en årlig pensjon fikk hun vite at William også sto ansvarlig for et større lån for fetteren sin, som ikke hadde blitt betalt tilbake. Dette kom til å prege familiens økonomiske situasjonen i rundt 15–20 år frem i tid, helt til lånet var ferdig nedbetalt. Til tross for at den økonomiske situasjonen var alvorlig, holdt de all informasjon om dette privat. Utad virket det som om de var godt stelt økonomisk sett – og at det å leve sparsommelig og nøysomt var et valg fremfor en nødvendighet.
For å hjelpe den økonomiske situasjonen gjorde Mary sitt for å bidra, både ved å redusere familiens utgifter, samt ved å skrive for å få litt inn i inntekt. Offentlig uttrykte hun imidlertid at hun gjorde det kun for å ha noe å gjøre. I 1835 skrev Mary en populærvitenskapelig artikkel om kometer, der hun spesielt fokuserte på Halleys komet. Artikkelen ble først skrevet i påvente av at Halleys komets gjenkomst. Høsten 1835 passerte den jorden, godt synlig fra England. Mary beskriver i notatene sine at de så den klart og tydelig, med en klar, sirkelformet kjerne. Essayet hadde på den tiden enda ikke blitt gitt ut, og måtte i etterkant skrives om til å omhandle fortid – ikke fremtid. Her inkluderte hun også beskrivelser av hendelsen fra ulike ledende astronomer. Den endelige artikkelen ble endelig utgitt i begynnelsen av desember i Quarterly.
Mary fortsatte også å jobbe med reviderte utgaver av On the Connexion of the Physical Science. Nytt materiale ble tatt med og eldre materiale oppdatert og forbedret. Den tredje utgaven av boken kom ut i april 1836. Den inneholdt blant annet en større, utvidet seksjon om kometer, basert på artikkelen hun skrev om samme tema. I oktober samme år rangerte den først på listen over forlaget Murrays bestselgende vitenskapelige utgivelser.
I samme periode utførte Mary en rekke nye eksperimenter, til det som kom til å bli hennes andre vitenskapelige artikkel. Hun ville undersøke hvorvidt stråler fra solen oppførte seg på samme måte som vanlige lysstråler. På denne tiden var disse kjent som «kjemiske stråler» – i dag er disse omtalt som ultrafiolett stråling. Gjennom enkle, men nøye utførte eksperimenter, undersøkte hun hvordan strålene passerte gjennom ulike medier, som ble målt ved kjemisk avtrykk på et papir impregmert med klor. Hun fant ut at flest stråler gikk igjennom saltstein, i mindre grad igjennom blått og fiolett glass, og minst igjennom grønt glass. Hun beskrev eksperimentene i brev til Arago, som også var interessert i fenomenet. Arago inkluderte deler av brevene hun skrev til ham i en rapport som han sendte inn til Comptus rendus, og dette anses som Marys andre vitenskapelige artikkel. Rapporten ble publisert under tittelen «Expériences sur la transmission des rayons chimiques du spectre solaire à travers différents milieux ; par madame Somerville», på fransk, i 1836.
Juli 1937 fikk William gulsott, med etterfølgende feberanfall, og ble rådet til å reise bort fra Chelsea til et bedre klima. Først reiste de ut av London. I september ble William innvilget en seks måneders lang permisjon fra sykehuset – og sønnen James C. Somerville, som også hadde blitt lege, ble vikar. Mary og William, samt døtrene Martha og Mary, reiste deretter til Italia. Avreisen skjedde raskt, ettersom de fryktet at å vente kunne få fatale konsekvenser.
I Italia fant familien tilbake til en sedvanlig rutine med å kombinere vitenskap og selskapsliv. De hadde ikke noe fast tilholdssted, men reiste fra sted til sted. Sammenlignet med andre europeiske land var den vitenskapelige kretsen i Italia begrenset, så deres sosiale nettverk var mer knyttet til engelskspråklige kretser, og ikke så mye vitenskapelige kretser. Det var imidlertid unntak, de fant også venner med interesse for vitenskap, og de holdt til en viss grad kontakten med tidligere venner ved hjelp av brevveksling. I Firenze i Toskana fant de den største vitenskapelige kretsen, mens klimaet rundt Roma var best for Williams sykdom. I Firenze ble de blant annet kjent med hertug Leopold II, som ga Mary fast tilgang til biblioteket sitt. Her kom hun til å finne mye materiale for det som kom til å bli hennes neste bok, Physical Geography. Selv om de stadig kom til nye steder, opprettholdt Mary sin daglige rutine – hun skrev om morgenen, og hadde besøk av venner på kveldstid. William fikk utvidet permisjonen to ganger, med seks ytterligere måneder hver gang. Våren 1840 sa han imidlertid opp sin posisjon som lege, og fikk tildelt en årlig pensjon på halv lønn.
I løpet av tiden i Italia bosatte de seg flere steder – i løpet av årene 1840–1845 besøkte de, blant annet, Roma, Firenze, Siena, på landsbygda i nærheten av Albansjøen, Perugia, Venezia, Ferrara, Ravenna og Bologna. Fargene i naturen gjorde at Mary begynte å male igjen. Hun studerte også områdets geologi og fauna, som hun sammenlignet med den hun kjente fra Skottland. Samtidig fortsatte hun å skrive på boken, og dette arbeidet opptok henne mange timer hver dag. Her utførte hun også eksperimenter for det som skulle bli hennes tredje artikkel, om hvordan solspekteret påvirket plantesaft.
I løpet av tiden i Italia reiste Mary én gang tilbake til England alene, fra sommeren 1843 til sommeren 1844, der hun besøkte venner og familie og samtidig fortsatte kontakten med andre forskere. Etter sommeren 1846 besluttet de igjen å reise tilbake til England, denne gangen sammen, ettersom Williams helse hadde bedret seg betraktelig og de nå regnet ham som frisk nok til å gjennomføre en slik reise. Mary hadde nå fullført manuskriptet til sin neste bok, og var klar for å få det publisert.
Hennes venn John Herschel, som var en nøkkelperson i utviklingen av kjemisk fotografering, hadde siden 1840 jobbet med å se på lys og plantesaft, der han blant annet forsøkte å bruke plantejuice til å skape fargefotografier. I 1842 rapporterte han om dette i artikkelen «On the Action of the Rays of the Solar Spectrum on Vegetable Colours, and on some new Photographic Processes», der han så på effekten sollys hadde på papir dekket av blomster- eller plantesafter.
Under det første oppholdet i Italia gjennomførte Mary en rekke systematiske eksperimenter der hun så videre på dette. Hun studerte spesielt hvordan ulike deler av lysspekteret påvirket plantesaft, spesifikt fra grønnsaker. Hun prøvde også å tilsette ulike kjemikalier – herunder blant annet destillert vann, alkohol og svovelsyre. Hun malte væsken på et papir, og dekket til deler av papiret med et fast objekt. Deretter utsatte hun papiret for lys sendt igjennom en prisme, for å få de ulike delene av spekteret, og så på i hvor stor grad lyset bleket området som ikke var tildekket. Ved å eksperimentere med ulike planter, ulike kjemikalier, og ulike deler av lysspekteret fant hun ut at den enkelte plantesaft reagerte på ulike deler av lysspekteret, og at å blande ut saften med svovelsyre hadde en forsterkende blekende effekt. Mary skrev ned fremgangsmåten og resultatene hun kom frem til i en notatbok kalt Experiments on light in Rome, som i dag befinner seg i Bodleian Library i Oxford.
Mary kunne fordi hun var kvinne, ikke få noe publisert, men med Herschel som korrespondent ble brevet hennes sendt videre til Royal Society. Resultatene ble offentlig publisert i en artikkel i foreningens tidsskrift The Philosophical Transactions of the Royal Society i 1845, og regnes som Marys tredje vitenskapelige artikkel. Eksperimentene Herschel startet med å undersøke, og som Mary utviklet videre, ga opphav til en teknikk som på engelsk kalles for anthotopy. Dette var egentlig en tidlig form for kjemisk fotografering. Anthotopy tar imidlertid veldig lang tid å fremstille, og andre teknikker viste seg ganske snart å være mer effektive for å skape fotografiske bilder.
Physical Geography var den første boken utgitt på engelsk som ga en overordnet beskrivelse av verdens geografi – til tross for at hun aldri hadde reist utenfor Europa. Den ble den mest solgte av Marys bøker. Mary arbeidet på denne under oppholdet i Italia, og den var klar for utgivelse da hun dro tilbake til England i 1846. Tilsammen tok det henne ti år å skrive boken. Som for Connexions samlet hun materiale ved å lese andres arbeid, samt ved brevveksling med personer hun hadde truffet.
Da ekteparet ankom London oppdaget Mary at den prøyssiske geografen Alexander von Humboldt nylig hadde gitt ut en bokserie, Kosmos, som var veldig lik hennes egen ikke utgitte bok i innhold. Mary vurderte å kaste bort manuskriptet sitt, i frykt for at det ikke lenger ville være noen interesse for det. Hun valgte likevel å gi ut sitt eget arbeid, etter råd fra sin ektemann og fra John Herschel. Boken kom ut i 1848 – dedikert til Herschel. I boken refererer hun mange ganger til Humboldts arbeid, og bruker hans verk som kilde for sin egen. I ettertid sendte hun en utgave til Humboldt, og fikk tilbake et brev full av ros av samtlige tre bøker. Humboldts bok var dessuten skrevet på tysk, mens hennes var på engelsk.
Boken i seg selv gir en altomfattende beskrivelse av Jorden – dens landformer, kreftene som er i bevegelse på den, vegetasjon og dyreliv. Den kombinerer det man tradisjonelt regner som geografi med betraktninger fra geologi, fauna og botanikk. Boken starter med å beskrive Jorden satt i solsystemet, og grunnleggende geologiske strukturer. Den går deretter fort over til å beskrive landmasser og bevegelsen av kontinentenene, og en beskrivelse av fjellkjeder og vulkaner. Deretter beskriver hun vannmasser – hav, tidevann, elver og innsjøer. Med et vitenskapelig blikk tar hun også for seg krefter som påvirker Jorden på ulike måter – lys, varme, elektrisitet og magnetisme. Fra å beskrive de fysiske forutsetningene går hun deretter over til å beskrive liv på jorden – vegetasjon, insekter, fisker, reptiler, et spesielt langt kapittel om fugler, og deretter et om pattedyr. Hvert tema er organisert i henhold til geografiske regioner, vanligvis kontinent for kontinent. Boken ender med en beskrivelse av mennesket, hvor hun også beskriver hvordan hun anser vitenskap og teknologi som essensielt for fremtiden. Helt til slutt i boken laget hun oversikttabeller som tallfester det hun har beskrevet i ord i teksten. Både tabellene og teksten forøvrig var rikelig utstyrt med referanser eller forslag til videre lesning, slik at interesserte lesere kan finne mer om de ulike temaene ved å følge disse.
Sammenlignet med sine tidligere bøker var Physical Geography mer observerende, beskrivende og formidlende – og mindre analytisk og teoretisk. Naturbeskrivelsene er rike på detaljer av lys og farge, og verden er beskrivet på en poetisk måte. Opplysningene blir likevel i stor grad tallfestet, med tall for høyder, størrelser, posisjoner og tidsskalaer. Hun formidler en beskrivelse av verden basert på fysiske skiller fremfor politiske, menneskeskapte regioner. Som i Connexions beskriver hun hvordan alt henger sammen – denne gangen i et mer økologisk perspektiv, der hun ser på abiotiske faktorer og levende vesener som en del av et balansert kretsløp. Hun anser dette som skapt av Gud, omtalt som «the Almighty» og «Providence», og ser ingen motsetning mellom moderne økologiske og geologiske teorier og kristendom. Avslutningsvis beskriver hun hvordan mennesket, som hun ser på som satt høyere enn andre arter, likevel også er avhengig av og lever i samspill med naturen. Menneskesynet hennes er karakteristisk for romantikken, med en tro på fri vilje og optimisme over determinisme. Hun ser på den vitenskapelige og politiske utviklingen som overordnet positiv – som for eksempel at kolonialisme overordnet bidrar til at menneskeheten blir bedre knyttet sammen, samtidig som hun var sterkt imot slaveri.
Lege og oppdagelsesreisende Sir Henry Holland skrev om boken i en anmeldelse i Quarerly Review at den var den første til å «anse geografi som en uavhengig vitenskapsgren». På samme måte som Connexions definerte området «fysisk vitenskap», anså han innholdet av boken som angivende for hva som skulle anses som «fysisk geografi». Boken inspirerte også andre forfattere til å gi ut lignende bøker. For sitt arbeid med Physical Geography fikk hun Victoria Medal of Honour fra Royal Geographical Society.
Ekteparet besluttet igjen å reise tilbake til Italia. De la veien om Salzburg i Østerrike i påvente at at den første italienske frigjøringskrig skulle gå over. Deretter dro de til venner i Nord-Italia. Herfra fortsatte de sin omreisende levemåte, der de oppholdt seg i ulike områder for kortere eller lengre perioder. I denne tiden bodde de blant annet i Torino, Genova og Firenze. I Firenze ble familien vitne til Napoleon III første invasjon av Italia. Invasjonen gikk fredelig for seg; de så kongefamilien forlate byen og kunne ellers i stor grad fortsette sitt vanlige liv. Stemningen var spent og toskanerne var negative til Napoleons fremdrift, men det var ingen kamper eller uroligheter rundt byen.
William ble plutselig syk i denne perioden, og døde 26. juni 1860, etter tre dagers sykeleie. Mary og hennes to døtre valgte, til tross for at de nå kunne ha reist tilbake til England, å bli boende i Italia. Mary startet å skrive enda en bok, og familien flyttet sammen til La Spezia der hun fortsatte arbeidet sitt. De opplevde derfor hendelsene rundt Giuseppe Garibaldis forsøk på å samle Italia, og var også i La Spezia da Garibaldi senere ble sendt som fange til byen. I denne tiden ble hun også selv syk, og i lang tid var hun avhengig av hjelp fra andre. Våren etter, i 1865, kom hennes sønn Woronzow for å besøke henne sammen hans kone Agnes. Dette ble siste gang hun så ham; han døde i oktober 1865, seksti år gammel.
Det gikk ti år før Mary fullførte sin fjerde bok, Molecular and Microscopic Science. Hun skrev på boken fra hun var 79 til 89 år gammel. Bakgrunnen for boken var oppfinnelsen av mikroskopet og det som ble utforsket ved hjelp av det. I løpet av årene hun skrev boken ble mange nye oppdagelser gjort og det det var stadig nye ting å skrive om.
Prosessen med få boken publisert var komplisert. Redaktøren i Murray, som nå var John Murray jr., sønn av tidligere redaktør, var tvilende til prosjektet. Brevene hun mottok fra ham, viser at han først sendte det til én ukjent vitenskapsmann for at å få det gjennomlest. Denne ønsket imidlertid ikke å ta på seg oppdraget ettersom han mente at store deler av manuskriptet måtte skrives om. Murray spurte deretter John Herschel om å ta på seg arbeidet som kritiker, og denne var utelukkende positiv til prosjektet. Herschel korrekturleste særlig nøye de delene som hadde med fysikk å gjøre. Også den irsk dikteren Thomas Moore ble spurt om å korrekturlese manuskriptet. Ytterligere fire andre bidro i korrekturlesningen, og alle ble takket i forordet til boken.
On Molecular and Microscopic Science gir først og fremst en beskrivelse av sin samtids kunnskap om strukturer og organismer som er mindre enn det som kan sees med det blotte øyet. Hun beskriver fysikk, kjemi og særlig biologi på mikronivå; som oppdaget og beskrevet av andre – fysikere, kjemikere og biologer. Hun satte seg inn et stort tekstmateriale for å få oversikt over pågående forskning på materialer og mikroorganismer.
Verket ble utgitt i to bind. Det første bindet hadde én del om atomer og molekyler og én del om planter. Andre bind omfattet beskrivelser av dyreliv. Bøkene var også godt illustrert, med tilsammen 180 tegninger for å komplettere teksten. Enkelte av illustrasjonene var fullsides illustrasjoner trykket i kremhvitt og koboltblått. De aller fleste var imidlertid relativt enkle – først og fremst laget for å illustrere, og ikke for å være estetiske. Illustrasjoner var kostbare, og redaktøren, John Murray jr., var nølende til å ta dem med – men Mary insisterte, og fikk det som hun ville.
Etter utgivelsen av Molecular and Microscopic Science flyttet Mary og hennes to døtre til Napoli. Til tross for sin høye alder var tanken klar, og hun fulgte fortsatt med på den vitenskapelige utviklingen. I tillegg begynte hun å skrive på sin selvbiografi. Denne ble fullført av datteren Martha to år etter hennes død. I Napoli ble hun introdusert til astronomen Annibale de Gasparis, som holdt oppsyn med Capodimonte austronomiske observatorium. Gradvis ble hun også kjent med andre i Napolis intellektuelle kretser, og hun ble valgt til æresmedlem av den vitenskapelige organisasjonen Accademia Pontaniana. Fra huset hun bodde i kunne hun også se direkte mot den aktive vulkanen Vesuv. Hun gikk også opp på selve fjellet, samt tilbrakte tid ved observatoriet Osservatorio Vesuviano som lå like ved krateret. Familien tilbrakte også en del tid i Sorrento, spesielt i sommermånedene.
I forbindelse med John Stuart Mills underskriftskampanje for kvinnelig stemmerett i 1866, sendte hun sin egen og døtrenes underskrifter fra Italia. I en ny kampanje to år senere, skrev Mill til Mary og spurte om hun kunne være den første til å skrive under. Mary var også forkjemper for kvinnelig utdannelse. Da Griton Collage ved Cambridge University ble åpnet i 1869, spesielt opprettet for kvinner, besluttet hun å etterlate sin samling av vitenskapelige skrifter og bøker til denne institusjonen.
Etter utgivelsen av sin siste bok, som i stor grad omhandlet biologi, begynte hun igjen å fokusere på matematikk. Hun uttrykte selv usikkerhet med hensyn til om hun hadde brukt livet sitt riktig ved å skrive populærvitenskapelige bøker – eller om hun burde ha fokusert på kun matematikk, som på mange måter var hennes fremste interesse. Hun fikk tilsendt bøker om matematikk fra England, og leste flere timer hver dag. Hun tok blant annet for seg lineær- og assossiativ algebra. Den siste matematiske utfordringen hun tok for seg var studiet av tall representert ved kvaternioner.
Natten den 29. november 1872 døde Mary Somerville i deres hjem i Napoli. Hun ble gravlagt på kirkegården Il Cimitero degli Inglesi («Den engelske kirkegården»). Døtrene Martha og Mary er gravlagt samme sted.
Av Marys seks barn var det tre som nådde voksen alder – Woronzow Greig, Martha Somerville og Mary Somerville. Greig var utdannet advokat, men samtidig også alltid interessert i vitenskap. Dette kommer tydelig frem i de mange brevene de utvekslet. Han ble valgt til å være Fellow of the Royal Society i 1833. Greig giftet seg, men ekteparet fikk ingen barn som vokste opp. Imidlertid hadde han én datter fra utenfor ekteskap, Jane Ernestine Rowland, født 1825, som han hele livet holdt hemmelig for sin ektefelle Agnes.
Mary Somerville utvekslet i løpet av livet mange brev med venner og bekjente, der hun både beskrev hendelser, holdt kontakten, og diskuterte vitenskap. Mange av disse brevene er bevart for ettertiden. Hun organiserte en del av brevene i en samling som hun kalte for «Letters of Celebrities», bestående av en innholdsfortegnelse og ti mapper. Hun skrev også en selvbiografi, for ettertiden bevart som to manuskripter. Brevene og manuskriptene gjør at mye er kjent fra Marys liv og virke, sett fra hennes eget perspektiv. Mye av materialet som ble bevart for ettertiden har blitt donert til Somerville College av etterkommere av familien Fairfax.
I 1867 eller 1868, i en alder av 87–88 år, begynte Mary å organisere brev, tidligere manuskripter og å skrive ned minner, med tanke på å bevare dem for ettertiden. Hun nevner prosjektet i et brev til svigerdatteren Agnes Greig i august 1868. Hun må ha blitt ferdig med førsteutkastet innen mars 1869. Hun mottok da et brev fra John Herschel der han rådet henne til å vente med utgivelsen til etter hennes død – da han antok at hennes budskap da ville få større interesse. I de neste par årene, antagelig helt til hennes siste leveår i 1872, skrev hun et andre utkast. Håndskriften er betydelig endret fra det første til det andre utkastet, og var særlig ustabil mot slutten. I mars 1873 mottok John Murray manuskriptet, og arbeider på det i et halvt års tid. Boken kom så ut i oktober 1873, under tittelen Personal recollections, from early life to old age, of Mary Somerville: With selections from her correspondence. Den solgte relativt godt og fikk generelt gode anmeldelser. I ettertiden har boken også blitt sett på som et bidrag til feministisk litteratur, ved at den også beskriver utfordringer Mary opplevde som kvinne i sin samtid.
Personal Recollections inneholder vitenskapelige beskrivelser, som støtter opp om hennes øvrige utgivelser, men også detaljerte beskrivelser av blant annet middagsselskaper, besøk til og av venner og bekjente, turer og ferier. Det sosiale nettverket hadde stor betydning for Marys vitenskapelige arbeid, og opplysninger fra disse er til hjelp for å forstå hennes øvrige arbeider. I boken uttrykker hun at hennes viktigste personlig egenskap antagelig var utholdenhet, men også beskjedenhet og uavhengighet. I sosiale sammenhenger var hun ikke utpreget utadvendt – noe hun antok kom fra hennes relativ ensomme barndom. Hun uttrykte også at hun ikke var særlig god til å argumentere for sin sak i diskusjoner. Hun anså seg også som liberal, både politisk og religiøst, og at hun og ektemannen sto relativt likt i så måte. Hun så heller ingen konflikt mellom sin egen kristne tro og vitenskapen. Det fremstår også i boken at Mary var en forkjemper for dyrs rettigheter. Hun engasjerte seg spesielt i kampen mot viviseksjon. Også hennes frustrasjon knyttet til mangelen på kvinners rettigheter, spesielt i forbindelse med mangel på mulighet til utdanning og manglende stemmerett, kom klart frem. Mange av de siste ble imidlertid tatt ut av manuskriptet før utgivelsen i 1873.
Begge manuskriptene Mary skrev er bevart for ettertiden. Etter at hun gikk bort tok datteren Martha over. Hun endret på manuskriptet i samarbeid med John Murray og hans redaktører. Boken som ble utgitt i 1873 manglet dermed enkelte deler i forhold til teksten Mary skrev. Noe av dette var rene redaksjonelle avgjørelser, men mye ble også gjort for å fremme et bestemt bilde av Mary, som en god og ærefull kvinne. Veldig mye av det hun skrev om kvinners rettigheter ble tatt bort. De tok også bort andre negativt ladede bemerkninger og beskrivelser. Utelatt er også to setninger fra introduksjonen, der hun forklarer om sine motiver for å skrive ned sine erfaringer – for å vise andre kvinner at det er mulig å lære seg mer ved selvstudier selv under vanskelige omstendigheter.
Flere av Mary malerier er bevart for ettertiden, og befinner seg på Somerville College. Årstall og sted er ofte ukjent.
Etter Marys død i 1872 omtalte Londons The Morning Post henne som «en av dagens mest utmerkede astronomer og filosofer» og skrev at selv om man kunne diskutere hvilken mann som var ledende innen vitenskap, var det ingen tvil om at Mary var «dronningen av vitenskap» på 1800-tallet. Mens hun i sin samtid var godt kjent både i og utenfor vitenskapelige kretser, er navnet hennes i ettertid mindre kjent. Dette er blant annet forklart med at hun ikke selv var en utpreget forsker, slik at det ikke er knyttet for eksempel oppdagelser eller matematiske teoremer til hennes navn. Hennes rolle var først og fremst knyttet til videreformidling av andres oppdagelser som populærvitenskapelig forfatter i sin samtid.
Somerville College ved University of Oxford, som åpnet i 1879 kun med adgang for kvinnelige studenter, er oppkalt etter henne. Det samme gjelder Somerville House i Burntisland, der hun bodde en stund; og den videregående skolen Somerville House i Perth, Australia.
En liten, ubebodd øy i Barrowstredet i Nunavut i det arktiske Canada ble kalt opp etter Somerville i hennes levetid. Navngiveren var oppdageren William Parry, som også samlet inn plantefrø og mineralprøver til Mary fra ekspedisjonen. I verdensrommet er astroidebeltet 5771 Somerville og Somervillekrateret på månen oppkalt etter henne.
I kunstinstallasjonen The Dinner Party fra 1974–1979 er Mary én av 999 kvinner som har fått sitt navn skrevet på gulvet.
I filmen Mr. Turner fra 2014 er Mary en bikarakter, og spilles av Lesley Manville. Filmens hovedperson er maleren J.M.W. Turner. I filmen viser Mary frem hvordan hun utførte eksperimentene for sin første artikkel, der hun så på sammenhengene mellom lys og magnetisme. Turner og Mary var også bekjente i det virkelige liv, og Turner er nevnt to ganger Personal Recollections.
Somerville er avbildet på 10-pundsedlene fra Royal Bank of Scotland, i en ny seddelserie som ble lansert i oktober 2017.
Den 2. februar 2020 var Mary hovedpersonen i en Google Doodle. Dette var til minne om 2. februar 1826 da «On the magnetizing power of the more refrangible solar rays» ble sendt inn til Royal Society of London. Tegningen viser Mary mens hun skriver, med en stabel bøker på den ene siden, omgitt av sirkler som viser frem hennes vitenskapelige arbeid. En av dem er en tegning av planeten Neptun.