2014-04 HistoRik over ... Kristian Birkeland


Kristian BirkelandKristian Birkeland (1867-1917)

 

Kristian Olaf Bernhard Birkeland is misschien wel een van de bekendste noorse wetenschappers. Hij produceerde als eerste een kunstmatige aurora, ondernam poolexpedities en hield zich bezig met de fenomenen van de hoge aardse atmosfeer.

Hij werd geboren in Christiania, het huidige Oslo. Hij kwam uit een goede familie, zijn broer was dokter en een neef was professor mathematica aan de universiteit van Oslo.

Hijzelf studeerde scheikunde, natuurkunde en mathematica aan de universiteit van Oslo en kon er ook aan het werk in 1893 en werd er voltijds professor op zijn 31e in 1898.

Hij was reeds vrij vroeg bekend want op zijn twintigste had hij al drie mathematische scripties uitgebracht. Maar in 1896 publiceerde hij zijn eerste realistische theorie in het journaal van franse Academie. Zijn idee was dat elektrisch geladen deeltjes, welke hij kathodestralen noemde omdat het electron nog niet ontdekt was, met hoge snelheid uit zonnevlekken stroomden en door het aards magnetisme in de poolregios terecht komen. In de hogere luchtlagen botsen ze dan met atmosferische gassen en procuderen daarmee dan het visuele noorderlicht of aurora.

Ook in dat jaar construeerde hij zijn “Terella”. De Terella of kleine aarde was al eerder bekend en is een vacuum kamer met een glazen bol met magneten erin. Birkeland bracht er electroden aan om kathodestralen in het vacuum te schieten en te zien wat de invloed was van de magneten op de stralen. Hij vond dan twee kringen rond de polen en daarmee dus een eerste vaststelling en theorie van het noorderlicht. Voor verder onderzoek richtte hij in 1899 het eerste permanente observatorium voor aurorae op in het noorden van Noorwegen. Voor verdere studies ondernam hij ook nog expedities naar de poolgebieden in 1902 en 1903.

Hij suggereerde dat elektrische stromen langs geomagnetische veldlijnen in en uit de poolregios vloeien. In zijn bekend boek “The Norwegian Aurora Polaris Expedition 1902-1903” toont hij daarvan diagrammas en schrijft hij ook over magnetische stormen en het verband met de zon en de zonnevlekken. De delen van het boek werden uitgegeven in 1908 en 1913.

Maar zijn visie over elektrische stromen die de magnetische veldlijnen volgen werd op grote schaal omstreden want als argument werd aangehaald dat elektrische stromen in een vacuum niet kunnen voorkomen, hetgeen Birkeland ook niet kon bewijzen. In de Terella is ook geen perfect vacuum want er zitten nog altijd wat residu gassen in.

De tegenstrijdigheden duren nog 50 jaar tot de satelliet 1963-38C can de US Navy in een polaire baan op 1100 km met een magnetometer de stromen kon meten boven de ionosfeer. Door satellieten TRIAD in 1972 op 800 km en AZUR in 1973 op 1100 km  werden deze waarnemingen verfijnd, wat geleid heeft tot de eerste kaart van de Birkeland-stromen zoals ze nu worden genoemd.

 

Maar intussen had Birkeland nog ander onderzoek gedaan. Hij had al zestig patenten laten optekenen, waaronder een “Coilgun”, een elektromegnetisch spoelgeweer. Aan de hand van een opheenvolging van electromagneten zou de kogel zijn snelheid bereiken, maar hij kon maar een zesde van de gewenste snelheid bereiken. Tegenwoordig heeft men zijn patent terug opgenomen omdat de electronica nu voor een preciezere werking kan zorgen.

En in 1905 richt hij met Sam Eyde het concern Norsk Hydro op voor het vervaardigen van kunstmest (nitraten) d.m.v. hoogenergetische plasmastromen. Norsk Hydro is nog steeds een wereldwijd concern maar is wel in al die jaren veelvuldig veranderd van activiteiten. N.B. In de oorlogsjaren produceerde het als enige in Europa het beruchte zwaar water.

Birkeland werd zeven maal voorgedragen voor nominatie van de Nobelprijs, maar Eyde eiste mede-nominatie zodat hij de Nobelprijs uiteindelijk nooit gekregen heeft.

 

In 1908 beweerde hij dat continu geladen deeltjes uit de zon komen en dat electromagnetische krachten in het heelal even belangrijk zijn als de zwaartekracht.

Hij krijgt een ere-doctoraat aan de Universiteit van Dresden in 1909.

Birkeland heeft veel bijgedragen tot de zon-aarde fysica en o.a.  stelt hij in 1913 dat zich overal in de ruimte  plasma bevindt, en in 1916 vindt hij dat de zonnewind zowel uit  positieve als negatieve deeltjes bestaat. Zijn theoriën zijn meestal ontstaan uit resultaten van experimenten in het laboratorium en zijn ideeën blijven nog steeds centraal in dat gebied.

In 1917 is hij in Tokio voor een ontmoeting met japanse geleerden.

Hij is al jaren drepressief omdat men zijn theorieën belachelijk vindt en hij krijgt veel tegenwerking  van sommige geleerden.. Hij neemt een slaapmiddel op voorschrift, maar wordt paranoide als bijwerking van het geneesmiddel. Hij wordt dood aangetroffen in zijn hotelkamer en men vindt datr hij 10g  had ingenomen i.p.v. de voorgeschreven 0,5g en dat tesamen met alcoholische dranken.

Hij ligt begraven in een kerkhof in Oslo. Hij wordt ook vereeuwigd in een planetoide en een maankrater. Maar wel aan de achterzijde van de maan.

De staat Noorwegen heeft ook een bankbiljet van 200 Noorse Kronen uitgeven in 1994 met zijn beeltenis en met aan de ene zijde een voorstelling van zijn Terella en aan de andere zijde een schematische voorstelling van het diagramma en de polaire aurora.

In Noorwegen is hij alvast een niet vergeten held.