Die feldrausgerichteten elektrischen Ströme, die innerhalb der polaren Atmosphäre der Erde zirkulieren, tragen heute den Namen des Mannes, der ihre Existenz durch Laborsimulation zuerst hypothetisiert hat. Kristian Birkeland, ein Physiker und Astronom, verbrachte seine Karriere damit, die Mechanik des Polarlichts zu erhellen, ein Bestreben, das ihn dazu zwang, völlig neue industrielle Technologien zu erfinden, um die notwendige Forschungsfinanzierung zu sichern.
Polarlichtphysik und experimentelle Modelle
Birkeland führte zwischen 1899 und 1900 während Expeditionen in Norwegens hochgelegene Regionen umfangreiche Forschungen zu Magnetfelddaten durch. Durch die Verwendung von Vakuumkammern und einer Terrella – einer magnetisierten Kugel, die die Erde darstellt – modellierte er die Wechselwirkung zwischen Elektronenstrahlen und geomagnetischen Polen. Er kam zu dem Schluss, dass solar ausgestrahlte Elektronen in Polarregionen geleitet wurden, um Polarlicht zu erzeugen, eine Theorie, die heute als moderne Erklärung für diese Phänomene bestätigt ist. Seine Publikation von 1908 beschrieb detailliert das System feldrausgerichteter Ströme, die heute weltweit als Birkeland-Ströme anerkannt sind.
Industrielle Innovation und Finanzierung
Um seine wissenschaftliche Arbeit zu finanzieren, wandte sich Birkeland der kommerziellen Erfindung zu. Er entwickelte zunächst eine elektromagnetische Kanone, aber das Gerät erreichte nicht die vorhergesagten Geschwindigkeiten. Eine Wende trat nach einer Begegnung mit dem Ingenieur Sam Eyde ein, was zur Entwicklung des Birkeland-Eyde-Verfahrens zur Stickstofffixierung führte. Diese Technologie, die durch die Gründung der Firma Norsk Hydro umgesetzt wurde, sorgte für die finanzielle Stabilität, die für seine akademischen Interessen erforderlich war. Obwohl das Verfahren schließlich durch die Methoden von Haber und Ostwald abgelöst wurde, erwies es sich damals als wirtschaftlich lebenswichtig für Norwegen.
Wissenschaftliches Vermächtnis und Kontroversen
Birkeland stieß mit seinen Theorien auf erheblichen Widerstand seitens etablierter Geophysiker, darunter Sydney Chapman, der argumentierte, dass Ströme kein Vakuum durchqueren könnten. Seine Arbeit blieb jahrzehntelang ein Streitpunkt, bis raumbasierte Magnetometerdaten des Satelliten 1963-38C die Existenz dieser Ströme im Jahr 1967 bestätigten. Über seine Arbeit am Polarlicht hinaus veröffentlichte Birkeland 1913 Theorien über die Allgegenwart von Plasma im Weltraum und schlug vor, dass das Universum lange vor der breiten Akzeptanz solcher Konzepte mit elektrischen Ionen und Korpuskularen gefüllt sei.
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Birkeland wurde 1867 in Christiania geboren und war der Sohn von Reinart und Ingeborg Birkeland. Er heiratete 1905 Ida Charlotte Hammer, obwohl sich das Paar 1911 scheiden ließ. Gegen Ende seines Lebens litt er unter schwerer Paranoia, die durch die Verwendung von Barbiturat verstärkt wurde. Während eines Besuchs der Universität Tokio im Jahr 1917 starb er im Hotel Seiyoken. Eine Autopsie ergab, dass er 10 Gramm Barbiturat eingenommen hatte, eine Dosis, die die empfohlene Menge von 0,5 Gramm weit überschritt.
Kurze Fakten
- Geboren: 1867, Christiania - Gestorben: 15. Juni 1917, Tokio - Beruf: Physiker und Professor - Bemerkenswerte Anerkennung: Kommandeur des Sankt-Olav-Ordens - Auszeichnung: Fridtjof-Nansen-Exzellenzpreis (1908) - Mitgliedschaft: Norwegische Akademie der Wissenschaften - Grabstätte: Vestre gravlund - Nobelpreis-Nominierungen: 7
Fragen von Lesern
### Warum waren Birkelands Theorien kontrovers?
Etablierte Wissenschaftler unter der Führung von Sydney Chapman argumentierten, dass elektrische Ströme das Vakuum des Weltraums nicht durchqueren könnten, und taten Birkelands Hypothese als Außenseitertheorie ab.
### Wie finanzierte Birkeland seine Forschung?
Er finanzierte seine wissenschaftlichen Expeditionen durch die Entwicklung industrieller Erfindungen, insbesondere des Birkeland-Eyde-Verfahrens zur Stickstofffixierung und der Gründung von Norsk Hydro.
