זרמים חשמליים תלויי-שדה המסתחררים באטמוספירה הקוטבית של כדור הארץ נושאים כיום את שמו של האדם שהעלה לראשונה את השערת קיומם באמצעות סימולציית מעבדה. כריסטיאן בירקלנד (Kristian Birkeland), פיזיקאי ואסטרונום, הקדיש את הקריירה שלו להבהרת המכניקה של זוהר הקוטב (aurora borealis), עיסוק שדרש ממנו להמציא טכנולוגיות תעשייתיות חדשות לחלוטין כדי להבטיח את מימון המחקר הדרוש.
פיזיקה של זוהר הקוטב ומודלים ניסיוניים
בירקלנד ערך מחקר מקיף בנתוני שדות מגנטיים במהלך משלחות לאזורי קווי הרוחב הגבוהים של נורווגיה בין השנים 1899 ו-1900. באמצעות שימוש בתאי ואקום ו"טרלה" (terrella) — כדור מגנטי המייצג את כדור הארץ — הוא יצר מודל לאינטראקציה שבין אלומות אלקטרונים לקטבים גיאומגנטיים. הוא הגיע למסקנה שאלקטרונים הנפלטים מהשמש מובלים לאזורי הקטבים כדי ליצור את אורות הקוטב, תיאוריה המאושרת כיום כהסבר המודרני לתופעות אלו. פרסומו משנת 1908 פירט את מערכת הזרמים תלויי-השדה המוכרים כיום ברחבי העולם כזרמי בירקלנד.
חדשנות תעשייתית ומימון
כדי לממן את עבודתו המדעית, פנה בירקלנד להמצאות מסחריות. בתחילה פיתח תותח אלקטרומגנטי, אך המכשיר לא הצליח להגיע למהירויות שנחזו. נקודת מפנה התרחשה לאחר מפגש עם המהנדס סם איידה (Sam Eyde), שהובילה ליצירת תהליך בירקלנד-איידה (Birkeland–Eyde process) לקיבוע חנקן. טכנולוגיה זו, שיושמה באמצעות הקמת החברה נורסק הידרו (Norsk Hydro), סיפקה את היציבות הכלכלית הנדרשת לעיסוקיו האקדמיים. אף שהתהליך הוחלף בסופו של דבר בשיטות הבר ואוסטוולד, הוא התברר כחיוני מבחינה כלכלית לנורווגיה באותה עת.
מורשת מדעית ומחלוקות
תיאוריותיו של בירקלנד נתקלו בהתנגדות משמעותית מצד פיזיקאים מובילים, בהם סידני צ'פמן (Sydney Chapman), שטענו כי זרמים אינם יכולים לעבור בחלל ריק. עבודתו נותרה נקודת מחלוקת במשך עשורים, עד שנתוני מגנטומטר מהלוויין 1963-38C אישרו את קיום הזרמים הללו בשנת 1967. מעבר לעבודתו על זוהר הקוטב, פרסם בירקלנד בשנת 1913 תיאוריות בנוגע להימצאות הפלזמה בחלל, בהציעו שהיקום מלא ביונים חשמליים וחלקיקים עוד לפני שמושגים כאלו התקבלו במידה רחבה.
Twenty questions, eight minutes on the clock, and a percentile measured against everyone who has taken it. No sign-up.
Take the IQ test →חיים אישיים וימים אחרונים
נולד בשנת 1867 בכריסטיאניה (Christiania), בירקלנד היה בנם של ריינארט ואינגבורג בירקלנד. הוא נישא לאידה שרלוט המר (Ida Charlotte Hammer) בשנת 1905, אם כי בני הזוג התגרשו בשנת 1911. לקראת סוף חייו סבל מפרנויה קשה שהוחמרה בשל שימוש בברביטל. במהלך ביקור באוניברסיטת טוקיו בשנת 1917, הוא מת במלון סיייוקן (Hotel Seiyoken). בדיקה שלאחר המוות קבעה כי הוא בלע 10 גרמים של ברביטל, מינון שעלה בהרבה על 0.5 הגרמים המומלצים.
עובדות מהירות
- נולד: 1867, כריסטיאניה - נפטר: 15 ביוני 1917, טוקיו - עיסוק: פיזיקאי ופרופסור - הכרה בולטת: מפקד במסדר סנט אולב - פרס: פרס פריטיוף ננסן למצוינות (1908) - חברות: האקדמיה הנורווגית למדעים וספרות - מקום קבורה: וסטרה גראבלונד (Vestre gravlund) - מועמדויות לפרס נובל: 7
שאלות שקוראים שואלים
### מדוע התיאוריות של בירקלנד היו שנויות במחלוקת?
מדענים מהזרם המרכזי, בהובלת סידני צ'פמן, טענו כי זרמים חשמליים אינם יכולים לנוע דרך ואקום החלל, וביטלו את השערתו של בירקלנד כתיאוריה שולית.
### כיצד מימן בירקלנד את מחקריו?
הוא מימן את משלחותיו המדעיות באמצעות פיתוח המצאות תעשייתיות, בולטת מכולן תהליך בירקלנד-איידה לקיבוע חנקן והקמת החברה נורסק הידרו.