Kristian Birkeland – der große norwegische Physiker

Kristian Birkeland war siebenmal (!) für den Physik- Nobelpreis nominiert. Er hat die begehrte Auszeichnung nie erhalten, obwohl er sie verdient hätte.
Später gab man ihn Beinamen wie the first space scientist oder the father of plasma experiments in the laboratory and space, die seine großen Beiträge zur Wissenschaft würdigen…

Kristian Bernhard Birkeland wurde am 13. Dezember 1867 in Kristiania (heute Oslo) geboren. Nachdem er 1885 die Schule beendet hatte, begann er an der Universität seiner Heimatstadt Chemie und Mathematik zu studieren. Nach zwei Jahren wechselte er das Studienfach und studierte nun Physik. 1890 schloss er das Studium mit dem Grad des Candidatus Realium ab. Er war Lehrer an der Aars og Voss– Schule und ab 1893 Stipendiat der Universität Kristiania. Zwischen 1893 und 1895 hielt er sich zu Studienzwecken in Frankreich, der Schweiz und Deutschland auf. Auf dieser Reise traf er auf Wissenschaftler wie Poincaré, Sarasin, de la Rive und Hertz. 1896 wurde Birkeland das bis dahin jüngste Mitglied der Norwegischen Akademie der Wissenschaften, 1898 wurde er Professor der Physik an der Universität von Kristiania.

Gleich mit seiner ersten wissenschaftlichen Abhandlung (1895), eine Studie der elektromagnetischen Wellen, die zu einer allgemeinen Lösung der Maxwell-Gleichungen führte, zog Birkeland die Aufmerksamkeit der Wissenschaftler auf sich. Nach der Entdeckung der Kathodenstrahlen interessierte er sich sehr für die experimentelle Seite dieses neuen Forschungsgebiets. Die Studien zum Verhalten der Kathodenstrahlen in einem Magnetfeld bildeten die Grundlage für die Polarlichttheorie, die er im Jahre 1896 ins Leben rief. Kristian Birkeland argumentierte vollkommen richtig, dass das Polarlicht durch Kathodenstrahlen, die von der Sonne ins Weltall entsandt werden, entsteht. Um dies zu beweisen, begann er die Sonnenflecken zu untersuchen.

Birkeland führte eine Reihe von Laborexperimenten durch und organisierte Expeditionen in die Polargebiete, um das Auftreten der Polarlichter und die Zusammenhänge zwischen diesem und dem Erdmagnetfeld zu untersuchen. Während seiner drei Polarexpeditionen (1897, 1899/1900, 1902/1903) errichtete er vier ständige Observatorien, wovon die Station Stuoraháldi am Kåfjord (Finnmark) die bekannteste ist.
Mit seinen Laborexperimenten war er seiner Zeit weit voraus. Er entwickelte terrella, eine Nachbildung der Erdkugel mit Magnetfeld, die er mit Kathodenstrahlen beschoss. Damit war er der Erste, der das Polarlicht experimentell im Labor erzeugen konnte. Terrella konnte aber auch selbst Teilchen ausstrahlen. Birkeland konnte so andere kosmische Phänomene wie die Ringe des Saturns, das Zodiakallicht und Spiralnebel nachstellen.

Basierend auf sein Wissen über die elektrisch geladenen Strahlen der Sonne entwickelte er eine Theorie über Ströme elektrisch geladener Teilchen in der oberen Erdatmosphäre. In den späten 1960er Jahren konnten diese Ströme durch Satellitenmessungen nachgewiesen werden. Sie werden nach ihrem theoretischen Entdecker Birkeland- Ströme genannt.
Kristian Birkeland war reich an Ideen. Eher zufällig erfand er seine elektromagnetische Kanone, die bei der erstmaligen Vorführung vor Publikum versagte. Bei diesem Missgeschick erzeugte Birkelands Erfindung einen sensationellen induktiven Lichtbogen. Diese Entdeckung nutzen Birkeland und der Ingenieur Sam Eyde aus, um Stickstoff aus der Luft zu oxydieren und so Salpetersäure und Kalziumnitrat zu gewinnen (Birkeland-Eyde- Verfahren). Damit hatten die beiden den Kunstdünger erfunden und gründeten 1905 die noch heute renommierte norwegische Firma Norsk Hydro, um diesen in großen Mengen zu produzieren.

Kristian Birkeland wandte sich wieder seiner Forschung auf dem kosmischen Gebiet zu. Um das Zodiakallicht besser untersuchen zu können und wegen gesundheitlicher Bedenken, verbrachte er die nächsten Jahre in Ägypten. Hier errichtete er eine Sternwarte und ein Labor in Kairo, in denen er bis 1917 arbeitete. Auf seiner Rückreise nach Hause, die ihn vorher noch nach Japan führte, verstarb er in Tokio.

1966 wurde eine Gedenkbriefmarke mit dem Portrait von Kristian Birkeland in Norwegen herausgegeben, seit 1994 findet man ihn auf dem 200 Kronen- Schein zusammen mit seiner terrella. Weiterhin wurden ein Asteroid und ein Krater auf der Mondrückseite nach ihm benannt.

 

Weitere Infos:
Kristian Birkeland i Norsk biografisk leksikon
www.forskning.no
www.plasma-universe.com/Kristian_Birkeland