Kristian Birkeland (1867–1917) was een Noorse natuurkundige, vooral bekend om zijn onderzoek naar het poollicht (Aurora Borealis). Hij ontwikkelde de theorie dat het poollicht wordt veroorzaakt door geladen deeltjes van de zon, die langs de magnetische veldlijnen van de aarde de atmosfeer binnendringen. Deze hypothese werd later bevestigd door satellietmetingen. Birkeland voerde experimenten uit met een Terrella, een gemagnetiseerd model van de aarde, om de vorming van het poollicht te simuleren. Naast zijn werk in de geofysica was hij ook betrokken bij praktische uitvindingen, waaronder het Birkeland-Eyde-proces, een methode om stikstofmeststoffen uit stikstof in de lucht te produceren. Zijn portret staat tegenwoordig op het Noorse biljet van 200 kronen.
Kristian Birkeland was een van de eerste wetenschappers die een correcte verklaring gaf voor het ontstaan van het prachtige Noorderlicht (Aurora Borealis). Hij stelde in het begin van de 20e eeuw de hypothese op dat het poollicht wordt veroorzaakt door geladen deeltjes van de zon (later bekend als de zonnewind), die worden afgebogen door het magnetisch veld van de aarde en langs de magnetische veldlijnen de atmosfeer binnendringen bij de polen.
Birkelands onderzoek en de Terrella
Om zijn theorie te testen, voerde Birkeland experimenten uit met een zogeheten 'Terrella' (Latijns voor 'kleine aarde'). Dit is een kleine gemagnetiseerde bol in een vacuümkamer waarin hij met elektronenstralen de interactie tussen de zonnewind en het aardmagnetisch veld nabootste. Hij zag dat de elektronen naar de polen van de Terrella werden geleid en daar gloedachtige verschijnselen veroorzaakten, vergelijkbaar met het Noorderlicht. Hij ondernam ook meerdere expedities naar het noorden van Noorwegen om er het aardmagneetveld op te meten. De Noorse poolexpeditie van 1899 tot 1900 bepaalde voor het eerst de elektrische stromen in de atmosfeer uit metingen van het magneetveld. Birkeland schreef in 1908 in zijn boek The Norwegian Aurora Polaris Expedition 1902-1903 dat elektrische stromen langs veldlijnen van het aardmagnetisch veld van en naar de polen vloeien. Deze stromen heten vandaag de dag de 'Birkeland-stromen'. Zijn figuur van die stromen staat onderaan rechts afgebeeld op het biljet van 200 Noorse kronen en zijn Terrella staat links op de voorzijde met rechts zijn portret. Het boek bevat hoofdstukken over magnetische stormen op aarde, het verband met de zon, de oorsprong van de zon, de komeet van Halley en de ringen van Saturnus.
Birkeland-stromen in de Terella van Birkeland.
Bevestiging van zijn theorie
Tijdens zijn leven werd zijn theorie niet breed geaccepteerd, maar in de jaren 1960 werd hij door satellietmetingen bevestigd. Wetenschappers ontdekten dat geladen deeltjes van de zon inderdaad via het magnetisch veld van de aarde in de bovenste atmosfeer worden geleid, waar ze botsen met zuurstof- en stikstofatomen, waardoor het Noorderlicht ontstaat. De stroom van deze geladen deeltjes wordt tegenwoordig de Birkeland-stromen genoemd, als eerbetoon aan zijn werk. Birkelands werk legde de basis voor de moderne ruimtefysica en ons begrip van geomagnetische stormen en de interactie tussen de zon en de aarde. In 1974 maakten A.J. Zmuda en J.C. Armstrong de eerste kaart van de Birkelandstromen waarna deze in 1976 nog meer werd verfijnd. De in zijn tijd belachelijk gemaakte theorie is vandaag de dag algemeen aanvaard waardoor hij nu vaak de bijnaam 'de vergeten vader van het poollicht' krijgt.
Gemiste Nobelprijs
Birkeland reisde ook naar Jordanië en India. Tussen 1914 en 1917 verbleef hij in Egypte, waar hij in een eigen observatorium werkte. Birkeland werd uiteindelijk zevenmaal voorgedragen voor de Nobelprijs voor natuurkunde, maar de Noorse ingenieur en ondernemer Sam Eyde stond erop om mee voorgedragen te worden als gevolg van hun samenwerking naar het onderzoek van het Birkeland-Eydeproces. De Nobelprijs was in het leven geroepen om een oorspronkelijk idee te belonen, niet de commerciële toepassingen ervan. Bovendien waren de verhoudingen tussen Noorwegen en Zweden in die tijd gespannen. Zo liep Birkeland uiteindelijk de Nobelprijs mis. Vandaag de dag werden een planetoïde en een maankrater naar hem genoemd.
