Kategori: Kristian Birkeland

Et meget stort krater på månen ble i 1971 gitt navnet «Størmer». Svært få vitenskapsmenn er forunt å få navnet sitt knyttet til strukturer på månen.

Carl Størmer (1874-1957) var født i Skien og begynte som 18-åring å studere ved universitetet i Kristiania. Allerede som 19-åring gjorde han seg bemerket ved å fotografere folk med skjult kamera. Bare Kristian Birkeland la merke til at ei fotolinse stakk ut gjennom knapphullet og skal ha utbedt seg en forklaring. Bildene hans fra årene 1893-98 blir vurdert som de beste som er tatt i hovedstaden i den perioden, og ble første gang presentert offentlig i 1935.

Som student tok Størmer eksamener i matematikk, mekanikk, geologi, astronomi, botanikk, meteorologi og geografi. Hovedinteressen ble etter hvert matematikk, og det var matematikk han fortsatte å studere ved Sorbonne i Paris og siden i Göttingen i Tyskland. 29 år gammel ble han i 1903 utnevnt til professor i matematikk ved universitetet i Kristiania. Selv om han sto i denne stillingen i mer enn 40 år, kom han etter hvert til å styre mye av sin tid og sine krefter mot å finne svar på noen av de vanskeligste spørsmålene som gjaldt nordlyset.

«Det var Birkeland»

I 1927 skrev Størmer at det var «Birkeland, som med sitt geniale blikk øinet hva for en naturens hemmelighet det skjulte sig bak de betagende nordlysfenomæner» og han la til at løsningen av nordlysets gåte bør særlig interessere oss nordmenn, «thi det kan uten overdrivelse sies at Norge har gaat i spissen og fremdeles indtar den ledende stilling i nordlysforskningen».

Størmer er ikke Norges første nordlys-pioner. Den posisjonen inntar Christofer Hansteen (1774-1873). Kristian Birkeland (1867-1917) er likevel Størmers viktigste inspirator. Allerede i 1899 fikk Birkeland bygd et observatorium på Haldde ved Alta, og det var til Bossekop ved Alta at professor Størmers første nordlysekspedisjon gikk i februar 1910.

Hans virke innenfor nordlysforskningen kom til å strekke seg over fem tiår. Da han i 1950 ble bedt om sammenfatte sin innsats på feltet, gikk han i gang med å utarbeide et stort verk; The Polar Aurora, som ble utgitt på Oxford University i 1955.

Professor Alv Egeland har nå skrevet en interessant biografi;  Nordlyspioneren Carl Størmer. I boka summerer han opp de viktigste resultatene av Størmers vitenskapelige arbeid i fire hovedpunkter.

–          Størmer konstruerte de første brukbare nordlyskameraene som ble brukt over hele verden. Disse var det viktigste nordlysinstrumentet fram til romalderen.

–          Størmer publiserte det første nordlysatlaset, som var en viktig lærebok for alle som ville undersøke dette naturfenomenet.

–          Størmer bestemte høyden av nordlyset, som var det mest kontroversielle spørsmålet for 100 år siden, en gang for alle.

–          Størmer beregnet banene til nordlyspartiklene på deres vei fra sola til jorda.

En Nobel-pris verdig?

Både i 1915, -16 og -17 foreslo medlemmer av den svenske Nobelkomiteen Carl Størmer og Kristian Birkeland for Nobelprisen i fysikk for deres innsats innenfor kosmisk fysikk. Det avgjørende problem kan ha vært at komiteen mente den ikke var kompetent til å vurdere kandidater innenfor dette fagfeltet. Birkeland døde sommeren 1917, og dermed ble saken uaktuell det året. Nominasjonene er likevel sterke uttrykk for hvilken internasjonal oppmerksomhet Birkeland og Størmers arbeider vakte.

Carl Størmer opplevde for sin del både å bli utnevnt til Ridder av 1. klasse av St. Olavs Orden og å bli tildelt storkorset av samme orden. Han ble  medlem av Royal Society i London og Det Franske Akademiet for forskning mm, og han ble æresdoktor ved en rekke universiteter i Europa. En kjent britisk nordlysforsker, Sydney Chapman, skrev året etter at Størmer gikk bort at han hadde «vunnet seg et udødelig navn innenfor polarlysforskningen».

Carl Størmer ble sammen med Kristian Birkeland nominert til Nobelpris i fysikk tre ganger og førte som forsker arven videre etter Birkeland.

Se film om Carl Størmer og hans detektivkamera  her

Last ned art. i pdf 

---

Kristian Birkeland hadde 59 patenter, Mange av dem har tilknytning til nitrogenindustrien. Noen av hans øvrige patenter gjelder blant annet:

Fettherding- fremstilling av smør
–          behandling av svovelholdige mineraler
–          tørring av fisk
–          redestillering og raffinering av uren olje
–          behandling av organiske rester
–          strømbrytere
–          radiotelefoni og telegrafi
–          mekanisk høreapparat
–          herding av hvalolje
–          medisinsk strålebehandling

• Atom-energi: Birkeland søkte i 1906 wallenbergene i Sverige om økonomisk støtte for å utarbeide metoder til å utløse og utnytte atomenergien.
• Røntgen-stråler: I 1895 demonstrerte fysikeren Birkeland røntgenstråler ved Universitetet i Kristiania. Dette var før dr. Røntgen, men han unnlot å arbeide videre med denne teknologien
• Rakett-drivstoff: I 1912 demonstrerte Birkeland og hans medarbeider O. Devik hvordan katodestråler kan benyttes til å drive satellitter og romskip i det tomme rom.

Noen av Birkelands patenter:

• Elektromagnetisk kanon: «Fremgangsmaade til udslyngning at projectiler ved hjælp at magnetisk kraft» /
• Elektrisk flammeovn: Fremgangsmaade til at fremstille elektriske lysbuer af størst mulig overflade, særlig til brug ved kemisk binding eller spaltning af gasblandinger eller gasarter
• Elektrisk strømbryter: Fremgangsmaade og apparatur til at bevirke selvbrydning af elektriske strømme, uanseet deres sænding
• Radio-telegrafi: Fremgangsmaate til fremkaldelse av udæmpede svingninger for radiotelegrafi og -telefoni.
• Søppelhåndtering: Fremgangsmaate til behandling av organiske rester, saasom søppel, dyrekadavere av forskjellig art og lign.
• Fremgangsmaate til indføring av kemiske stoffer i menneskers eller dyrs organer og apparat til fremgangsmaatens utførelse

Professor Birkelands elektromagnetiske kanon

Lær mer om Birkeland:

Lucy Jago Nordlysets gåte: beretningen om Kristian Birkeland engelsk original «The northern lights: how one man sacrified love, happiness and sanity to unlock the secrets of space» oversatt av Mona Vestli. Gyldendal 2002 ISBN 82-05-30071-2

Alv Egeland og William J. Burke Kristian Birkeland: The First Space Scientist Springer 2005 ISBN 9781402032943

Åse Kathrine Lauritzen Vitenskapsmannen som teknolog: Kristian Birkeland 1901-1908 Hovedoppgave i historie Universitetet i Oslo, 2000

Last ned art. i pdf 

---

Kristian Birkeland (1867-1917) er en av Norges fremste vitenskapsmenn gjennom tidene, og en av Hydros grunnleggere.

Han utførte dyptgående forskning på nordlyset, jordmagnetismen og kosmiske fenomener.

Viktige karaktertrekk:

• viste intuitiv innsikt og forståelse innenfor astrofysikken
• evnet på en imponerende måte å kombinere felt-observasjoner, eksperimenter i laboratoriet og teoretisk kunnskap

Birkeland ble født i Kristiania og viste tidlig interesse for matematikk og fysikk. I 1892 ble han vitenskaplig assistent på full tid og ble i 1898 utnevnt til professor i fysikk. Han mottok også et stipend som gjorde det mulig å studere i Paris og Genève.

Birkelands hovedinteresse var astrofysikk. Han interesserte seg for polarlyset – Aurora Borealis – solens stråling og jordens magnetiske felt.

Hans eksperimenter og ekspedisjoner ble dyrere enn det universitetet kunne bekoste, så han startet en hektisk aktivitet innen anvendt fysikk og teknikk for å skaffe penger til grunnforskningen. Birkeland tok ut nesten 60 patenter i en periode på ca. 10 år, mange av dem ble solgt. Mange ble aldri realisert.

I 1901 fikk han innvilget patent på en elektromagnetisk kanon. Konstruksjonen er basert på et prinsipp om at flere elektriske spoler ble bygd etter hverandre rundt et løp. Prosjektilet virket som en strømbryter på en slik måte at spolen foran prosjektilet dro den fremover. Prosjektilet ville aksellerere fra én spole til den neste helt til enden av løpet, for så å bli skutt ut i stor fart.

17. september 1901 sendte Birkeland brev til ingeniør og senere statsminister Gunnar Knudsen med spørsmål om å delta som aksjonær i selskapet. To dager senere ga Knudsen et positivt svar.

To kanoner ble bygd. Den lille kanonen ble testet med tilfredsstillende resultat flere ganger, men kanonen var også utsatt for å kortslutte. Da kunne det oppstå en stor lysbue rundt den. Birkeland arbeidet mye med å unngå dette problemet.

Da han 6. mars 1903 holdt en demonstrasjon i festsalen på universitetet i Kristiania (Oslo), gikk det imidlertid igjen galt. Salen var full av prominente gjester, inkludert representanter fra den britiske våpenfabrikken Armstrong og det tyske firmaet Krupp. Fridtjof Nansen var også til stede.

Det ble kortslutning, og en elektrisk flamme og et påfølgende smell skapte panikk blant tilskuerne. Ifølge Sam Eydes selvbiografi skjedde demonstrasjonen 6. februar 1903, men dette er åpenbart feil. Demonstrasjonen fant med andre ord sted etter at Eyde og Birkeland møttes første gang (13. februar 1903).

Søkte patent

En uke etter deres første møte sendte Birkeland en patentsøknad på Birkeland-Eyde-metoden for industriell fremstilling av nitrogengjødsel. I løpet av våren 1903 gjennomfører Kristian Birkeland en rekke forsøk i sitt laboratorium på universitetet. Deretter flyttes forsøkene til større lokaler, fortsatt under Birkelands ledelse. Flere ingeniører trekkes inn. Kjemikere og fysikere arbeider sammen med elektro-, kjemi- og bygningsingeniører. Blant de som deltok var Jørgen Rødseth, Claus Nissen Riiber, Eivind B. Næss, Birger Fjeld Halvorsen og Emil Collett. Andre sentrale personer var Axel Bretteville og bygningsingeniør Sigurd Kloumann. De fleste av disse var mellom 23 og 30 år gamle. På den elektrotekniske siden spilte svenske ingeniører en viktig rolle. En av dem var ASEAs direktør, Sigfried Edström, som fungerte som rådgiver, og ASEAs ingeniør Arvid Lindström og dr. Albert Peterson tok aktivt del i konstruksjonen av lysbueovnen.

Professor Otto Witt fra den tekniske høyskolen i Berlin ble engasjert som konsulent, og professor W. Muthmann ved Universitetet i München ble trukket inn for å vurdere den norske lysbueovnen. Han uttalte seg svært positivt. De praktisk anlagte og systematiske ingeniørene var ganske nødvendige for å dokumentere virkningsgrad og bringe prosjektet over i en industriell skala.

En lang rekke teknologiske utfordringer måtte løses. Den første lysbueovnen hadde en effekt på 3 kilowatt. Neste modell som ble bygget ble belastet med 28 kilowatt. Med en større magnet vokste diameteren i flammeskiven. På den første ovnen, som var bygd i kobber, slo lysbuen gjentatte ganger over fra elektrodene til kobberveggene. Man kom til at ovnssidene måtte kles innvendig med et isolerende materiale. Også dette ble et teknologisk utviklingsprosjekt.

På Hydros generalforsamling i 1905 var professor Birkeland blitt ansatt som teknisk konsulent på livstid – med 5.000 kroner i årslønn – like mye som han mottok i gasje som professor ved universitetet. Etter hvert økte beløpet ganske betydelig. Han mottok også aksjer i selskapet. Slik fikk han mulighet til å gå sterkere inn i forskningsoppgaver som opptok ham.

Utviklet en forbedret ovn

Birkeland gjorde imidlertid ved flere anledninger en betydelig innsats for på det teknologiske området. Særlig gjelder dette for utviklingen av lysbueovnen. Birkeland ledet arbeidet på Notodden våren 1910 da det skulle avgjøres hva slags ovner som skulle installeres i fabrikkene som var under bygging på Rjukan. Både på Rjukan og Notodden ble en forbedret lysbueovn installert i de påfølgende årene.

Birkeland mente det var en sammenheng mellom nordlyset og aktivitet på solens overflate. Så tidlig som i 1896 hadde han begrunnet sin hovedteori; at elektrisk ladede partikler beveger seg med stor fart fra flekker på soloverflaten, fanges inn av jordens magnetfelt og styres ned mot polområdene. Når partiklene bremses i luften, antennes gassene i atmosfæren slik at de lyser opp.

Denne teorien underbygde han med praktiske forsøk i laboratoriet på Universitetet i Kristiania, og han foretok svært krevende ekspedisjoner og studier i nordområdene.

De grunnleggende undersøkelsene ble presentert for offentligheten gjennom to store verk; ”The Norwegian Aurora Polaris Expedition”. Første del ble ferdig i 1908, andre del i 1913.

Fra arktiske til tropiske strøk

Zodiakallyset er et svakt lysskjær som skyldes at sollyset blir reflektert fra små støvpartikler i ekvatorområdet. I Afrika ses dette lyset tydelig mot en mørk natthimmel. Allerede i 1910 hadde Birkeland hatt et opphold i Sudan og Egypt for å studere dette fenomenet.

Birkeland var opptatt av å skaffe seg bedre kunnskap om dette fenomenet, og kjøpte derfor en eiendom i Helouan, sør for Kairo. Fra 1914 bosatte han seg her. Arbeidene hans med zodiakallyset vekker oppsikt, ettersom han kommer til at jordens magnetfelt er viktig for både banen og fordelingen av partikkelskyen fra solen og dermed også for zodiakallyset.

Første verdenskrig kom til å skape problemer; medarbeidere ble kalt inn til krigstjeneste, og kontakten med norske kolleger ble etter hvert brutt. Birkeland hadde også tiltagende fysiske og mentale plager. Hørselen var alvorlig svekket, mest sannsynlig på grunn av kjemiske eksperimenter, og han ble hjemsøkt av tvangstanker. Blant annet mente han seg forfulgt av engelskmenn som var ute etter hans elektriske kanon. Situasjonen ble noe bedre da han i 1916 flyttet inn på et pensjonat.

Den siste, lange reisen

Året etter begynte Birkeland å planlegge hjemreise til Norge hvor han ville feire sin 50-årsdag i desember. En reise gjennom et krigsherjet Europa virket vanskelig, men da den danske konsulen i Kairo tilbød seg å reise sammen med ham via Asia, var Birkeland ikke vanskelig å be.

Da de kom til Tokyo i Japan, bestemmer Birkeland seg for å bli her en stund. Han ønsker å arbeide sammen med kolleger ved Universitetet i Tokyo. Under oppholdet her er det åpenbart at hans psykiske problemer tiltar. Morgenen den 15. juni blir han funnet i sin seng på hotellet. På nattbordet ble funnet en pose veronal og en revolver. De nærmere undersøkelser peker mot at Birkeland – bevisst eller ubevisst – har tatt en altfor stor dose sovemiddel.

I Norge var på denne tiden forberedelsene i gang til en fest for å feire Birkelands 50-årsdag. Det var også – nok en gang – tatt et initiativ for å sikre ham en nobelpris i fysikk. Dette arbeidet ble innstilt, da meldingen om hans død nådde Norge.

I Tokyo holdt professor Nagaokas tale ved bisettelsen. Han sa blant annet: ”Hans geniale ånd åpenbarte seg i hans forklaring av solflekkene og i utnyttelsen av luftens kvælstoff. Det århundrer gamle problem ble til sist løst til praktisk brukbarhet ved hjelp av den elektriske lysbue. For alle elektroteknikere er Notodden vel kjent som et av de største elektriske verk, hvor man ved kjempemessige dynamomaskiner, drevet med vannkraft, frembringer tre meter lange lynliknende buer til fabrikasjon av kunstig salpeter. Men langt utover denne høyst verdifulle og vidunderlige oppfinnelse kommer hans navn til å leve lenge i fremtiden på grunn av hans undersøkelser av polarlysets natur”.

Først etter krigens slutt ble Birkelands aske ført hjem til Norge og gravlagt. På Universitetet i Kristiania ble holdt en sørgehøytid 22. september 1919.

På Kristian Birkelands gravsted står skrevet:

”Han bandt luftens kvælstoff i den elektromagnetiske lysbue. Han utforsket nordlysets natur, solens elektriske stråling og jordens magnetiske felt”.

Birkeland fikk ingen Nobelpris, selv om han flere ganger var nominert, både i fysikk og kjemi. Derimot lever teoriene hans videre den dag i dag, ut i fra det han skrev og foreslo fra 1901 til 1917. Birkeland var på mange områder langt forut for sin tid.Verdens raskeste jernbane i Japan er eksempelvis bygget og designet etter de samme grunnprinsipper som den elektriske kanonen.

Sitater:

”…. jeg vil sette fingeren på at der hadde vært eksperimentert og forsket forgjeves i over hundre år av verdens fremste vitenskapsmenn på å løse det problem som Birkeland-Eyde-metoden endelig vant bukt med. Få hadde fortjent Nobelprisen bedre enn Birkeland.”

Sam Eyde: ”Mitt liv og mitt livsverk”, 1939.

”Vår tenkning er som lynet i en mørk natt. Det var mørkt før man begynte å tenke, og det kommer til å bli mørkt igjen om vi slutter”.

Birkeland oppholdt seg i Egypt de siste årene av sitt liv.

Last ned art. i pdf 

---