En av de mange oppfinnelsene til nordlysforskeren professor Kristian Birkeland (1867 - 1917) la grunnlaget for Norsk Hydro. (Illustrasjon Hanne Utigard. Nordlysfoto: Yngve Vogt. Birkelandbildet: Ludvig Forbech-MUV /UiO)
En av de mange oppfinnelsene til nordlysforskeren professor Kristian Birkeland (1867 - 1917) la grunnlaget for Norsk Hydro. (Illustrasjon Hanne Utigard. Nordlysfoto: Yngve Vogt. Birkelandbildet: Ludvig Forbech-MUV /UiO)

Bejubler nordlysforskeren og nitrogenfangeren

Professor Kristian Birkeland på den norske 200-kronerseddelen var nesten glemt i seksti år. Nå regnes han som en av Norgeshistoriens fremste forskere.

I samarbeid med forskningsmagasinet Apollon

Kristian Birkeland

Norsk fysikkprofessor (1867–1917) 

Han slo fast at nordlyset hadde en sammenheng med de elektromagnetiske stormene fra solen.

Han oppdaget hvordan det var mulig å hente nitrogen fra lufta for å lage kunstgjødsel. Oppfinnelsen la grunnlaget for Norsk Hydro.

Birkeland holdt på å gå i glemmeboken. I 1994 ble han avbildet på den norske 200-kroner-seddelen.

I år markeres Birkelands 150-årsjubileum med en rekke tilstelninger i både Norge og Japan

Nordlys

Birkelands spesiale var elektromagnetisme. Dette er den delen av fysikken som beskriver elektriske og magnetiske fenomener i en og samme teori.

Birkeland var den første som slo fast at nordlyset hadde en sammenheng med de elektromagnetiske stormene fra solen. Kristian Birkeland kalles derfor nordlysets far.

Nordlyset skyldes at ladete partikler fra solen treffer jorden med voldsom kraft. Partiklene bremses i luften. Kollisjonen overfører så mye energi til de ladete partiklene i ionosfæren at de lyses opp.

Nordlysteorien til Birkeland ble først mulig å bevise med satellittmålinger 60 år senere.

Birkelands nordlysteorier ble gjennom femti år nærmest latterliggjort i Royal Society (det engelske vitenskapsakademiet). De mente Birkeland blandet feil og fakta.

I dag viser romforskningen at Birkeland var meget fremsynt.

Kunstgjødsel

På slutten av 1800-tallet advarte forskere om at mangelen på kalksalpeter, som ble brukt som kunstgjødsel, kunne føre til hungersnød i verden.

Kristian Birkelands mislykkete demonstrasjon av en elektrisk kanon løste problemet med kunstgjødsel. Kanonen kortsluttet, og det oppstod en elektrisk flammeskive på over tusen grader.

I den elektriske lysbuen ble trippelbindingene i nitrogenmolekylene brutt. Da ble det dannet nitrogenoksid, som er en viktig del av salpeter. Det ble derfor mulig å bruke denne teknologien til å fremstille kunstgjødsel.

Industrigründeren Sam Eyde ble tent på ideen. Oppfinnelsen la grunnlaget for Hydros industrieventyr på Notodden og Rjukan.

Den norske professoren Kristian Birkeland  (1867–1917) var den aller første i verden som skjønte at nordlyset hadde en sammenheng med de elektromagnetiske stormene fra solen. Han var også mannen bak den eventyrlige oppfinnelsen som gjorde det mulig å lage kunstgjødsel ved å høste nitrogen fra lufta.

Det var nettopp denne oppfinnelsen som la grunnlaget for Hydro og industrieventyret på Notodden og Rjukan. Og sist, men ikke minst: Han stod bak 60 patenter, alt fra margarin og kaviar til en elektromagnetisk kanon. Men det som kanskje er det viktigste, sett med dagens øyne: Birkeland la grunnlaget for mye av dagens forskning innen rom- og solfysikk.

Selv om Birkeland gjorde banebrytende oppdagelser, holdt han likevel på å gå i glemmeboken. Uheldigvis var ikke de spektakulære nordlysteoriene hans mulige å bevise. Internasjonale vitenskapsmenn av ypperste klasse protesterte heftig mot teoriene hans. Førti år etter hans død ble han knapt nevnt i lærebøkene på Universitetet i Oslo (UiO). Først da det var mulig å gjøre målinger fra satellitter, ble nordlysteorien hans bekreftet.

De siste tjue årene har han figurert på de norske 200-kronersedlene, selv om mange knapt har enset hvem den avbildete mannen på sedlene er.

Nå markerer UiO 150-årsjubileet for professoren og oppfinneren, med en rekke arrangementer i både Norge og Japan.

Selv om Birkeland begynner å bli kjent og det er skrevet masse om ham, fins det likevel en del godbiter fra forskerlivet hans som fortsatt ikke er allment kjent.

Vitenskapelig gullgruve

En av dem som kan mest om Birkeland, er professor emeritus Alv Egeland (86) på Fysisk institutt. Han var med på å arrangere hundreårsjubileet til Birkeland for femti år siden og har skrevet flere bøker om Birkeland.

Birkeland lot seg inspirere av den skotske fysikeren James Maxwell (1831–1879) og den tyske fysikeren Heinrich Hertz (1857–1879). De var de to store innen elektromagnetismen. Maxwell var teoretikeren. Han beskrev hvordan elektromagnetiske bølger sprer seg. Hertz var eksperimentatoren. Han klarte å teste ut Maxwells teorier i praksis.

– Elektromagnetismen ble en nyoppdaget gullgruve for unge Birkeland. Allerede som skolegutt kjøpte han – for egne penger – sin egen magnet. Han brukte magneten til mange overraskende forsøk og spillopper i timene. Ikke alle lærerne satte pris på eksperimentene hans. Senere i livet skulle studier av elektromagnetismen og jordens magnetfelt bli et av de viktigste bidragene i forskningen hans, forteller Alv Egeland.

Med en gang Birkeland var ferdig med embetseksamen, eksperimenterte han med elektriske svingninger langs en metalltråd.

I 1895 begynte han å studere katodestråler, en strøm av elektroner i lufttomme rør som oppstår ved høye spenninger mellom en negativ- og en positivladet elektrode.

– Birkeland slo fast at katodestrålene består av elektrisk ladde partikler og kan styres av et magnetfelt. Ingen hadde undersøkt dette før.

Fremstilte kunstig nordlys

Året etter ble Birkeland interessert i sammenhengen mellom solflekker og nordlys. Han brukte katodestråler til å fremstille kunstig nordlys i

Professor Kristian Birkeland stod bak datidens berømte Terrella-eksperimenter. Her viste han hvordan
elektromagnetisme kunne skape nordlys. (Foto: MUV/UiO)
Professor Kristian Birkeland stod bak datidens berømte Terrella-eksperimenter. Her viste han hvordan elektromagnetisme kunne skape nordlys. (Foto: MUV/UiO)

laboratoriet, og slo fast at nordlyset skyldes elektrisk ladde partikler fra solen som ledes inn i den polare atmosfæren ved jordens magnetfelt. Han mente også at atmosfæren vår består av store mengder frie elektriske partikler.

– Nordlysteorien til Birkeland baserte seg på elektromagnetiske krefter i verdensrommet. Det er fortsatt et mysterium hvordan han fikk ideen. Hypotesene til Birkeland ble først bekreftet i romalderen, seksti år senere. Selv i dag, mer enn femti år etter at romalderen begynte, er det imponerende hvor fremsynt han var, sier Egeland.

Først på syttitallet, da det var mulig å gjennomføre nøyaktige målinger fra satellitter, kunne det slås fast at Birkelands teorier stemmer. Partiklene fra solstormene treffer jorden med voldsom kraft. Partiklene bremses i luften. Kollisjonen overfører så mye energi til partiklene i atmosfæren at de lyses opp.

Før Birkeland kom på banen, trodde mange forskere at nordlyset enten skyldtes en spesiell nordlysgass, jernholdige partikler, lokale elektriske strømninger i atmosfæren eller meteorstøv.

– Selv om Birkelands hypotese ble den første realistiske nordlysteorien, måtte forklaringen på de ulike formene, fargen, bevegelsene og høyden til nordlyset overlates til forskerne i romalderen.

Birkeland fikk svært liten støtte, spesielt av datidens fremste forskere i England. De trodde ikke på at solen var kilden til nordlyset. Apollon kommer tilbake til den enorme kritikken. Dette er historien om hvordan anerkjente forskere spenner bein under nybrottsideer som bryter med den allmenne oppfatningen. Men først noen artige detaljer fra eksperimentene hans.

Gjenskapte verdensrommet

Birkeland lagde reproduksjoner av solsystemet og jorden i lufttomme rom. De ble kalt for Terrella-eksperimentene. Terrella er det latinske ordet for «en liten modell av jorden».

– Eksperimentene var tidkrevende. Det tok flere dager å lage et lufttomt rom. Inne i Terrellaen plasserte han en elektromagnet. Her produserte han kunstig nordlys. Men det er noen misforståelser i historien om Birkeland. De første kunstige nordlysforsøkene ble gjort i et lysrør, poengterer Alv Egeland.

I årene fremover lagde Birkeland stadig nye og bedre Terrellaer.

– Eksperimentene var geniale, ikke minst med tanke på at vitenskapen den gangen ikke hadde definert elektroner som egne partikler, forteller professor Jøran Moen på Fysisk institutt.

Verdensrommet i den største Terrellaen var på 1000 liter. Birkeland skjøt elektronskyer mot «jorden» med strøm fra en generator. Spenningen var på 25 000 volt. Det er over hundre ganger mer enn i stikkontakten din.

– Etter hvert ble Birkeland mer og mer opptatt av solen, kometer, Saturns ringer, det store verdensrommet og verdens tilblivelse, som han skriver mye om i hovedverket sitt på 5,1 kilo, sier Alv Egeland.

Eksperimentene var ingen billig fornøyelse. Forsøkene var dyre å gjennomføre. Det var den gangen Norge var et fattig land og universitetet hadde lite penger.

– Universitetslønnen holdt ikke. Han måtte dekke alle kostnadene selv og brukte pengene han tjente på Hydro, til både laboratoriet og lønningene til de seks til åtte assistentene sine. Sem Sæland, universitetets rektor fra 1928 til 1936, sa at ingen andre hadde brukt så mye av lønnen sin til egen forskning.

Strabasiøs overvintring

Et av de store ønskene til Birkeland var å bestemme høyden på nordlyset. Det var den gangen man trodde at nordlyset rakk helt ned til tretoppene i Lappland. Nå vet vi at nordlyset dannes flere hundre kilometer over bakken.

For å finne ut av dette bygde Birkeland en forskningsstasjon på toppen av «Det hellige fjellet» til samene, Haldde, på nesten tusen meters høyde ved Kåfjord i Alta.

– Turen opp var strabasiøs. Den gangen tok fotturen tre til fire timer. Da de skulle finne ut av hvilken fjelltopp som var best egnet til et nytt observatorium, holdt de på å omkomme i snøstorm. 

Sammen med to assistenter overvintret Birkeland på Haldde. Annenhver dag var det storm eller orkan. Flere av instrumentene ble ødelagt. Kullosen fra fyringen blåste inn i huset. De bevegde seg med ski og truger og isbrodder når det var hålkeføre. I mars omkom den ene assistenten i snøskred.

Ti år senere bygde han et nytt observatorium på Haldde. Fra 1916 til 1919 bodde 17 personer på fjelltoppen, hvorav sju var barn. Tre av dem ble født der oppe. Denne gangen ble forskningsstasjonen også brukt til meteorologiske observasjoner. Selv om nordlyset ikke streifet fjelltoppen, fortsatte Birkeland ufortrødent med nytt pågangsmot.

Øredøvende spetakkel

En av hans store stoltheter var en elektrisk kanon. Her skulle det skytes med elektrisitet i stedet for krutt. Jernbiter ble dratt inn med så stor kraft i det elektromagnetiske feltet, at de fløy ut som geværkuler.

Den tyske keiser Wilhelm II håpet oppfinnelsen kunne revolusjonere kriger. Det franske krigsministeriet viste stor interesse for kanonen

Da Kristian Birkeland klarte å danne kunstig nordlys i laboratoriet sitt, fikk han førstesideoppslaget i Aftenposten. (Foto: (Faksimile: Aftenposten))
Da Kristian Birkeland klarte å danne kunstig nordlys i laboratoriet sitt, fikk han førstesideoppslaget i Aftenposten. (Foto: (Faksimile: Aftenposten))

hans.

Kanonen ble testet ut i all offentlighet i 1903 i den ærverdige festsalen, nå Gamle festsal i Urbygningen på Karl Johan. Forsøket endte fatalt, men ble begynnelsen på et av Norgeshistoriens aller største industrieventyr.

Forventningen var stor. Festsalen var full. To statsråder og industrien var til stede – samt representanter for internasjonal våpenindustri. Fridtjof Nansen bivånet det hele fra første rad.

Projektilet til kanonen veide ti kilo. Birkeland beroliget forsamlingen: «De kan sitte ganske rolig. Når jeg slår på bryteren vil De verken se eller høre noe uten smellet av projektilet mot skiven.» Så slo han på bryteren, skriver Egeland i boken sin om «Naturvitenskapsmannen og industriforskeren Kristian Birkeland».

Det ble et øredøvende og fresende spetakkel.

Kanonen kortsluttet. Flammene sto langt ut av munningen. Noen damer hvinte og «skrek av skrekk», og et øyeblikk var det tilløp til panikk.

– «Det var det mest dramatiske øyeblikk i mitt liv. Med det ene skudd skjøt jeg mine aksjer fra 300 til null, men prosjektilet satt i blinken,» kommenterte Birkeland den gang.

Da han testet kanonen tidligere på dagen, hadde alt fungert som det skulle.

– Oppmerksomheten ble naturlig nok negativ, men Birkeland hadde betydelig fornøyelse av oppstanden, sier Alv Egeland.

Den elektriske flammeskiven fra kanonen var på over tusen grader og er i ettertid blitt kalt for Birkelands plasmafakkel. 

Den høye temperaturen skyldtes elektrisk ladde partikler som for frem og tilbake med stor fart.

– Elektroner i bevegelse fører til intense, elektriske strømmer som omgir seg med et magnetisk felt. Dette minner om solvind-plasmaen i kosmos.

Birkeland iakttok lynsnart det uventede. I spolens magnetfelt ble lysbuen fra kortslutningen spredt ut i en vifteform – og det var nettopp der det nye lå.

– Glemt var fiaskoen. Nå var Birkeland opptatt av den elektriske lysbuen, forteller Alv Egeland.

Grunnla Norsk Hydro

Kanonforsøket førte til uante konsekvenser. Noen år tidligere hadde den britiske forskeren Sir William Crookes advart om mangelen på kalksalpeter i verden, som ble brukt som kunstgjødsel i landbruket. Crookes mente løsningen var å fremstille kunstgjødsel med direkte opptak av nitrogen fra lufta, og at dette kunne bli en av de største oppdagelsene i fremtiden og redde verden fra kommende hungersnød.

Det mislykkete forsøket i den ærverdige festsalen la nettopp grunnlaget for den moderne kunstgjødselproduksjonen.

Formen på lysbuen bekreftet noen av de teoriene som Birkeland allerede hadde i hodet.

Lysbuen var i stand til å bryte trippelbindingen i nitrogenmolekyler. I flammeskiven ble det produsert nitrogenoksid, som er et grunnleggende element i salpeter og en nødvendig del av kunstgjødsel.

Vitenskapsmenn og industri over hele verden hadde jaktet på løsningen. Birkeland slo dem alle på målstreken.

Dette ble grunnlaget for Norsk Hydro. Salpeterfremstillingen krevde enorme mengder energi. Norge hadde rikelig med fossefall. Strømprisen var derfor lav.

– Dette er en fantastisk historie. Norsk Hydro hadde kanskje ikke sett dagens lys uten eksplosjonen i Gamle festsal. Sånn er forskning. Plutselig får man en idé, sier solforsker Pål Brekke på Norsk Romsenter.

Selv om det mislykkete eksperimentet i festsalen har gått inn i historiebøkene som akkurat den dagen Birkeland fikk ideen, påpeker Alv Egeland at Birkeland muligens allerede fikk ideen før den mislykkete demonstrasjonen.

Birkeland traff industrigründeren Sam Eyde på en middag hos statsråd Gunnar Knudsen tre uker før kortslutningen i festsalen.

– Sam Eyde var en stor pådriver. Han forhandlet også med tyskere om å lage gjødsel fra atmosfæren.

Sam Eyde og Birkeland fant umiddelbart tonen. Birkeland begynte straks med forsøk på universitetet.

Eyde var den gangen en av landets mest berømte menn. Pressen hang etter ham.

– Han visste hvordan man skulle profilere en begivenhet. Eksplosjonen i Gamle festsal var en skikkelig åte for media.

Uansett når oppdagelsen skjedde:

– Birkelands oppdagelse og samarbeid med Eyde ble starten på det industrielle eventyret på Notodden og Rjukan. Eyde ble «kongen» på Rjukan og mange ganger mer kjent enn Birkeland, påpeker Alv Egeland. 

Trist sorti

De siste fem årene i Birkelands liv var han opptatt av Zodiakallyset, et eiendommelig lysskjær ved ekvator, bare en milliontedel av lysstyrken fra fullmånen. Birkeland kunne slå fast at lyset skyldtes katodestråling fra solen. Han mente at lyset varierte i takt med solaktiviteten og med forstyrrelsene i jordens magnetfelt.

Etter et lengre opphold i Afrika ønsket han seg tilbake til Norge, men dette var under den første verdenskrigen. Han la derfor veien om Tokyo, der han hadde nære kolleger og venner.

Birkeland var mentalt i ubalanse og var bare femti år da han avsluttet livet sitt i den japanske hovedstaden. Så gikk han nesten i glemmeboken, før den moderne romforskningen på slutten av sekstitallet gjorde det mulig å bevise Birkelands nordlysteorier.

– Birkeland representerte det ypperste av norsk vitenskap. Som djerv og visjonær forsker møtte han motstand, særlig blant toneangivende britiske forskere. Et minus for ham var at de fleste avhandlingene hans var skrevet på fransk – og ikke engelsk.

Engelsk latterliggjøring

Etter Birkelands død møtte teoriene hans sterk kritikk av verdensledende forskere i det engelske vitenskapsakademiet Royal Society. Den

Nordlysteoriene til Birkeland ble i et halvt århundre nærmest latterliggjort av ledende britiske forskere i Royal Society. De mente han blandet feil og fakta. Først i romalderen ble det mulig å bevise at Birkeland hadde rett. (Foto: Carl Størmer, MUV/UiO)
Nordlysteoriene til Birkeland ble i et halvt århundre nærmest latterliggjort av ledende britiske forskere i Royal Society. De mente han blandet feil og fakta. Først i romalderen ble det mulig å bevise at Birkeland hadde rett. (Foto: Carl Størmer, MUV/UiO)

fremste kritikeren var professor Sydney Chapman, en briljant matematiker og fysiker og den store romforskeren i det 20. århundre.

Britene var uenige i nordlysteorien til Birkeland og mente nordlyset i stedet kunne skyldes et lokalt strømsystem i den øvre atmosfæren.

– Når forskere fra Royal Society uttalte seg, var det få som vågde å protestere, poengterer Alv Egeland, som selv tok hovedfag i fysikk på slutten av 1950-tallet.

Den gangen refererte alle til Chapman og den britiske skolen. Chapmans arbeider var pensum ved UiO. Kanonen og Terrellaen ble bare nevnt i liten grad. Birkelands teorier ble nærmest latterliggjort.

– Chapman var en genial forsker og meget respektert, men nektet å godta en teori som ingen kunne bevise. Det var ikke mulig å få kontrollmålinger i verdensrommet før satellittene kom. Det geniale med Birkeland var at mens Chapman og alle andre gikk ut og lagde teorier fra det de observerte, simulerte Birkeland verdensrommet i et laboratorium. Det var det ingen andre som gjorde.

I 1967, hundre år etter Kristian Birkelands fødsel, ble det arrangert et Birkelandsymposium i Sandefjord av verdensorganisasjonen for nordlys og magnetisme (IAGA). 170 forskere fra hele verden drøftet de nyeste landevinningene på et felt der Birkeland hadde vært pioner.

Det var da det ble foreslått å kalle kilden til nordlyset for Birkelandstrømningene.

– Som æresgjest åpnet Chapman symposiet. Vi trodde han skulle skryte av Birkeland, men han uttrykte seg ikke særlig diplomatisk og sjokkerte mange av tilhørerne. Han kunne ikke si noe positivt om Birkelands forskning. Han mente Birkeland hadde blandet feil og fakta.

Man hadde allerede begynt å gjøre de første observasjonene fra satellitter, men kvaliteten på dataene var ikke god nok.

Først på begynnelsen av 1970-tallet godtok den britiske skolen at de elektriske strømmene fløt slik Birkeland hadde foreslått 60 år tidligere.

– Hva sa Chapman da?

– Det tok sin tid, men han beklagde at han hadde tatt feil. Kommentarene hans om Birkeland ble mindre kritiske, og flere begynte å akseptere Birkelands forklaring. Noen år senere skrev Chapman at Birkeland hadde gjort viktige fremskritt for å forklare nordlyset og magnetiske stormer, forteller Alv Egeland.

Det tok altså seksti år fra Birkeland la frem nordlysteorien, til den ble bevist.

– Først da fikk forskere den endelige bekreftelsen på at Birkeland hadde rett, forteller Pål Brekke.

Nominert til Nobelprisen

Kristian Birkeland ble nominert til Nobelprisen åtte ganger, fire ganger i kjemi og de andre fire gangene i fysikk, men noen pris fikk han aldri. Uheldigvis for Birkeland presset Sam Eyde på for at Nobelprisen måtte deles med ham. Det ødela muligheten.

– Sam Eyde var ingen vitenskapsmann, men var likevel mye mer opptatt av å få prisen enn Birkeland. Og hvis Sam Eyde ikke fikk prisen, var det bedre at heller ikke Birkeland fikk noen pris.

I 1994 fikk Birkeland omsider den hederen han fortjente. Da ble han avbildet på den norske 200-kronerseddelen.

Arven etter Birkeland

Professor Jøran Moen, som i dag sitter i professoratet til Birkeland, er en av landets fremste forskere på nordlys og den øvre delen av jordatmosfæren.

– Romforskningen har vist at Birkeland var utrolig fremsynt. Hypotesene hans om solen og universet fikk stor oppmerksomhet når satellitter

Professor emeritus Alv Egeland (86) er en av landets fremste eksperter på Birkeland. Han har skrevet en rekke bøker om Birkeland og var med i komiteen som arrangerte hundreårsjubileet til Birkeland for femti år siden. Egeland tok også initiativet til Birkelandforelesningene, som siden 1987 er blitt arrangert årlig i Det Norske Videnskaps-Akademi. (Foto: Ola Sæther)
Professor emeritus Alv Egeland (86) er en av landets fremste eksperter på Birkeland. Han har skrevet en rekke bøker om Birkeland og var med i komiteen som arrangerte hundreårsjubileet til Birkeland for femti år siden. Egeland tok også initiativet til Birkelandforelesningene, som siden 1987 er blitt arrangert årlig i Det Norske Videnskaps-Akademi. (Foto: Ola Sæther)

etter hvert kunne avsløre mange av verdensrommets hemmeligheter, påpeker Jøran Moen.

– Jeg ble veldig fascinert av koblingen mellom sol og jord, og historien om Birkeland. Det var han som startet den norske interessen for solforskning, mener Pål Brekke.

I dag er atmosfæren gjenstand for forskning ved universitetene både i Oslo og Tromsø, Birkelandsenteret i Bergen og Universitetssenteret på Svalbard (UNIS). Andøya Space Center helt ytterst i havgapet vest for Vesterålen er også en viktig brikke. Der skytes det opp raketter som forskere bruker til å måle hvordan solen påvirker atmosfæren på jorden.

– Alt dette kan du trekke tilbake til Birkeland, sier Pål Brekke, og legger til at Norge, takket være den tidlige satsingen på solforskning, både ble med på SOHO-satellitten til NASA, som fortsatt svever rundt solen etter 22 år, den japanske satellitten Hinode og den amerikanske IRIS-satellitten. Astrofysisk institutt på UiO tar vare på dataene fra satellittene etter at de er blitt hentet ned via de enorme antennene ved Svalsat på Svalbard.

– Det var ikke naturlig at Norge skulle bli verdens beste på solfysikk, men det er en arv fra Birkeland. Nå sitter vi i honningkrukken, sier Pål Brekke.

Menneskeheten bruker nå stadig mer teknologi som er sårbar for solstormer. Når nordlyset herjer som verst, går det ut over navigasjonssystemene.

Den store ønskedrømmen er gode romværvarslere for å kunne forutsi når navigasjonen er til å stole på.

– Her har Birkeland betydd mye. Han etablerte den første romforskningen i Norge. Fordi Norge har en spesielt god beliggenhet for å dekke hele døgnsyklusen til nordlyset, med nattnordlyset i Tromsø og dagnordlyset på Svalbard, har vi hatt gode forutsetninger til å bygge videre på arbeidet hans, påpeker Jøran Moen.

Han legger til at Birkeland og medarbeiderne hans var de første vitenskapsmennene som så behovet for å kombinere teori, eksperimenter og beregninger. I dag er dette en selvfølge i naturvitenskapelige disipliner.

Fortsatt uløst problem

Selv om det allerede er hundre år siden Kristian Birkeland døde, er ikke alle de fysiske mekanismene i atmosfæren forstått.

En av de aller største utfordringene er å kunne forklare turbulensen i plasma. Plasma er gass med ladete atomer. Hele ionosfæren, som er den øverste delen av jordatmosfæren, består av plasma. Plasma påvirkes av elektromagnetiske felt. Når solstormene rir jorden, skapes det turbulens i plasmaen. Da endres retningen på radiosignalene og GPS-signalene. For å kunne spå hvordan romværet blir, er det nødvendig å forstå hvordan turbulensen oppfører seg.

Solstormene inneholder mye energi.

– Turbulens er en måte å bryte ned energien på. Energi forsvinner aldri, men omdannes alltid til noe annet, slik som bølger, ustabilitet eller varme. Dette er en grunnleggende problemstilling i klassisk fysikk som vi ennå ikke har forstått, beklager Jøran Moen.

Turbulensen er umulig å studere fra landjorda. Satellittene svever for høyt. Løsningen er derfor å måle turbulensen med raketter. Moen har de siste årene skutt opp en rekke raketter.

En enkelt rakett gir bare målinger langs en enkelt linje.

– Vi trenger tredimensjonale målinger.

For å løse dette skal Jøran Moen nå, i samarbeid med NASA, skyte opp fire parallelle raketter. De blir skutt opp ved årsskiftet 2018/2019.

– Hva hadde Birkeland gjort hvis han levde i dag?

– Det har jeg tenkt mye på. Mest sannsynlig hadde han fortsatt forsket på elektromagnetisme, fordi dette faget fremdeles har mange uløste problemer.

– For å forstå jordatmosfæren må vi skjønne mer om sammenhengen med solatmosfæren. Vi vet fortsatt ikke nok om solen, og vi kan fortsatt ikke varsle romværet. Når vi har forstått alt dette, kan vi også forstå atmosfæren på andre planeter, avslutter Jøran Moen.

PS.

Selv om Birkeland ble mest kjent for nordlys og kunstgjødsel, stod han også bak en rekke andre store oppdagelser.

* Han tok patent på kaviar, margarin og hvalolje.

* Han lagde den første radiokommunikasjonen i 1906, mange år før radioen ble oppfunnet.

* Han lanserte ideen om atomenergi og hevdet at det var mer energi i ett jernatom enn i hundre tonn kull. Han ba om støtte fra den svenske bankdirektøren Marcus Wallenberg, men han takket nei og kalte ideen for Titanic.

* Han forstod at røntgenstråler kunne brukes til noe fornuftig.

* Han var også den første til å forklare at formen på komethaler kunne ha noe med solvinden å gjøre, 60 år før solvinden ble påvist. Han lette også etter forklaringen på Saturns ringer.

Artikkelen ble først publisert på apollon.uio.no

Powered by Labrador CMS