Kristian Birkeland - Kristian Birkeland
Kristian Olaf Bernhard Birkeland | |
|---|---|
 Ritratto di Asta Nørregaard , 1900
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| Nato |
13 dicembre 1867 |
| Morto | 15 giugno 1917 (49 anni)
Tokyo , Giappone
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| Nazionalità | norvegese |
| Cittadinanza | Regno di Norvegia (1867-1917) |
| Conosciuto per |
Birkeland attuale processo di Birkeland-Eyde Ricerca sul Aurora Borealis Cannone di Gauss vento solare sottotempesta |
| Coniugi | Ida Charlotte Hammer |
| Carriera scientifica | |
| Campi | Fisica |
| Istituzioni | La Royal Frederick University |
Kristian Olaf Bernhard Birkeland (13 dicembre 1867 – 15 giugno 1917) è stato uno scienziato norvegese . È ricordato soprattutto per le sue teorie sulle correnti elettriche atmosferiche che hanno chiarito la natura dell'aurora boreale . Per finanziare la sua ricerca sulle aurore, inventò il cannone elettromagnetico e il processo Birkeland-Eyde per fissare l' azoto dall'aria. Birkeland è stato nominato sette volte per il Premio Nobel .
Vita e morte
Birkeland nacque a Christiania ( Oslo oggi) da Reinart Birkeland e Ingeborg (nata Ege) e scrisse il suo primo articolo scientifico all'età di 18 anni. Birkeland sposò Ida Charlotte Hammer nel maggio 1905. Non ebbero figli e, a causa della preoccupazione di Birkeland per il suo lavoro, divorziarono nel 1911.
Soffrendo di una grave paranoia a causa del suo uso di barbital come sonnifero, è morto in circostanze misteriose nella sua stanza all'Hotel Seiyoken di Tokyo mentre visitava i colleghi dell'Università di Tokyo . Un'autopsia ha rivelato che Birkeland aveva preso 10 g di barbital la notte in cui è morto, invece degli 0,5 g raccomandati. L'ora della morte è stata stimata alle 7 del mattino del 15 giugno 1917. Alcuni autori hanno affermato che si sarebbe suicidato. "Sul comodino giaceva un revolver".
Ricerca
Birkeland organizzò diverse spedizioni nelle regioni ad alta latitudine della Norvegia dove istituì una rete di osservatori sotto le regioni aurorali per raccogliere dati sul campo magnetico . I risultati della spedizione polare norvegese condotta dal 1899 al 1900 contenevano la prima determinazione del modello globale delle correnti elettriche nella regione polare dalle misurazioni del campo magnetico terrestre. La scoperta dei raggi X ha ispirato Birkeland a sviluppare camere a vuoto per studiare l'influenza dei magneti sui raggi catodici. Birkeland notò che un fascio di elettroni diretto verso una terrella magnetizzata veniva guidato verso i poli magnetici e produceva anelli di luce attorno ai poli e concluse che l'aurora poteva essere prodotta in modo simile. Ha sviluppato una teoria in cui gli elettroni energetici venivano espulsi dalle macchie solari sulla superficie solare, diretti verso la Terra e guidati alle regioni polari della Terra dal campo geomagnetico dove producevano l' aurora visibile . Questa è essenzialmente la teoria dell'aurora odierna.
Birkeland propose nel 1908 nel suo libro The Norwegian Aurora Polaris Expedition 1902-1903 che le correnti elettriche polari, oggi chiamate elettrogetti aurorali , fossero collegate a un sistema di correnti che scorrevano lungo le linee del campo geomagnetico dentro e fuori dalla regione polare. Tali correnti allineate al campo sono conosciute oggi come correnti di Birkeland in suo onore. Ha fornito un diagramma delle correnti allineate al campo nel libro, e questo diagramma è stato riprodotto sul retro della banconota da 200 corone norvegesi della settima serie nell'angolo in basso a destra, e il suo esperimento di terrella è mostrato sul davanti a sinistra con un ritratto di Birkeland sulla destra. Il libro sulla spedizione del 1902-1903 contiene capitoli sulle tempeste magnetiche sulla Terra e sulla loro relazione con il Sole , l'origine del Sole stesso, la cometa di Halley e gli anelli di Saturno .
La visione di Birkeland di quelle che ora sono conosciute come correnti di Birkeland divenne la fonte di una controversia che continuò per oltre mezzo secolo, perché la loro esistenza non poteva essere confermata dalle sole misurazioni a terra. La sua teoria fu contestata e ridicolizzata all'epoca come una teoria marginale dagli scienziati tradizionali, più notoriamente dall'eminente geofisico e matematico britannico Sydney Chapman che sosteneva la visione tradizionale secondo cui le correnti non potevano attraversare il vuoto dello spazio e quindi le correnti dovevano essere generate dalla Terra. La teoria dell'aurora di Birkeland continuò ad essere respinta dagli astrofisici tradizionali dopo la sua morte nel 1917. Fu in particolare sostenuta dallo scienziato svedese del plasma Hannes Alfvén , ma il lavoro di Alfvén a sua volta fu anche contestato da Chapman.
La prova della teoria dell'aurora di Birkeland arrivò solo nel 1967, dopo che una sonda fu inviata nello spazio. I risultati cruciali sono stati ottenuti dal satellite della US Navy 1963-38C, lanciato nel 1963 e che trasportava un magnetometro sopra la ionosfera . Perturbazioni magnetiche sono state osservate su quasi ogni passaggio sopra le regioni ad alta latitudine della Terra. Queste sono state originariamente interpretate come onde idromagnetiche, ma in un'analisi successiva si è scoperto che erano dovute a correnti allineate al campo o correnti di Birkeland.
La scala delle imprese di ricerca di Birkeland era tale che il finanziamento divenne un ostacolo schiacciante. Riconoscendo che l'invenzione tecnologica poteva portare ricchezza, sviluppò un cannone elettromagnetico e, con alcuni investitori, formò una compagnia di armi da fuoco. La bobina ha funzionato, tranne che le alte velocità alla bocca da lui previste (600 m/s) non sono state prodotte. Il massimo che poteva ottenere dalla sua macchina più grande era di 100 m/s, corrispondente a una deludente gittata del proiettile di solo 1 km. Così ha ribattezzato il dispositivo un siluro aereo e ha organizzato una dimostrazione con l'obiettivo esplicito di vendere l'azienda. Alla dimostrazione, una delle bobine è andata in cortocircuito e ha prodotto un sensazionale arco induttivo completo di rumore, fiamme e fumo. Questo è stato il primo fallimento di uno dei lanciatori che Birkeland aveva costruito. Avrebbe potuto essere facilmente riparato e organizzata un'altra dimostrazione.
Tuttavia, il destino è intervenuto sotto forma di un ingegnere di nome Sam Eyde . A una cena solo una settimana dopo, Eyde disse a Birkeland che c'era un bisogno industriale del più grande lampo che potesse essere portato sulla Terra per produrre fertilizzante artificiale . La risposta di Birkeland è stata: "Ce l'ho!" Non ci furono più tentativi di vendere la compagnia di armi da fuoco e lavorò con Eyde solo il tempo necessario per costruire un dispositivo ad arco al plasma per il processo di fissazione dell'azoto . La coppia ha lavorato per sviluppare il prototipo di forno in un progetto che fosse economicamente sostenibile per la produzione su larga scala. La società risultante, la Norsk Hydro , arricchì enormemente la Norvegia, e Birkeland godette quindi di finanziamenti adeguati per la ricerca, il suo unico vero interesse.
Il processo Birkeland-Eyde è relativamente inefficiente in termini di consumo energetico. Pertanto, negli anni 1910 e 1920, fu gradualmente sostituito in Norvegia da una combinazione del processo Haber e del processo Ostwald .
Nel 1913, Birkeland potrebbe essere stata la prima a prevedere che il plasma fosse onnipresente nello spazio. Ha scritto: "Sembra essere una conseguenza naturale dei nostri punti di vista supporre che l'intero spazio sia pieno di elettroni e ioni elettrici volanti di ogni tipo. Abbiamo ipotizzato che ogni sistema stellare nelle evoluzioni emette corpuscoli elettrici nello spazio. . Non sembra irragionevole quindi pensare che la maggior parte delle masse materiali nell'universo si trovi, non nei sistemi solari o nebulose, ma nello spazio 'vuoto'."
Nel 1916, Birkeland fu probabilmente la prima persona a prevedere con successo che il vento solare si comporta come tutte le particelle cariche in un campo elettrico: "Da un punto di vista fisico è molto probabile che i raggi solari non siano né esclusivamente negativi né positivi, ma di entrambi i tipi». In altre parole, il vento solare è costituito sia da elettroni negativi che da ioni positivi.
La prima mappa completa della posizione statistica delle correnti di Birkeland nella regione polare della Terra è stata sviluppata nel 1974 da AJ Zmuda e JC Armstrong e perfezionata nel 1976 da T. Iijima e TA Potemra
Come studioso con ampi interessi, Birkeland è entrato a far parte della commissione di controllo della NSFPS (Norwegian Society For Psychic Research). I 299 membri della società includevano, nel 1922, persone come il primo ministro Gunnar Knudsen , oltre a una vasta gamma di medici, professori e armatori. La società organizzò circoli sperimentando tavoli da ballo e scrittura automatica , ma attirò più attenzione organizzando esperimenti controllati con medium stranieri invitati . Nel 1912 fu la presunta medium Etta Wriedt di Detroit , famosa per la sua " tromba spirituale ", ad essere smascherata come una frode. La "tromba" della signora Wriedt avrebbe dovuto parlare con la "voce spirituale" di, tra gli altri, Ipazia , ma in Norvegia i "colpi di tromba" sono stati esposti come esplosioni prodotte da potassio e acqua . Il professor Birkeland esclamò in quell'occasione: "Presumibilmente sono contro tutti i roghi di streghe , ma un piccolissimo in onore della signora Wriedt non sarebbe stato d'intralcio".
Legacy
La teoria dell'aurora di Birkeland fu infine confermata e accettata come corretta.
Un esempio di uno dei suoi esperimenti è raffigurato sulla parte anteriore sinistra di una precedente versione della banconota da 200 corone norvegesi ; mostra una terrella magnetizzata , simulante la Terra, sospesa in una camera evacuata. Il volto di Birkeland appare una seconda volta in filigrana nello spazio vuoto sopra il disegno della terrella, e la sua rudimentale magnetosfera appare sul retro, ma è visibile solo alla luce ultravioletta. L'anello che circonda il polo magnetico raffigurato sul retro della banconota è simile ai modelli previsti da Birkeland e mostrati più recentemente dai satelliti. Il suo disegno di quelle che divennero note come correnti di Birkeland dal suo libro, The Norwegian Aurora Polaris Expedition 1902–1903 , è mostrato sul retro della banconota a destra.
Nel 2017, Yara International ha ordinato la Yara Birkeland , che sarà la prima nave autonoma al mondo e prende il nome da Birkeland. Entrerà in servizio nel 2018 e sarà completamente autonomo entro il 2020.
Citazioni
- Sembra essere una conseguenza naturale dei nostri punti di vista supporre che l'intero spazio sia pieno di elettroni e ioni elettrici volanti di ogni tipo. — Kristian Birkeland 1913
- Pochissimi pionieri solitari si dirigono verso luoghi mai visitati prima. . . creano le condizioni di vita dell'umanità e la maggioranza vive del proprio lavoro. — Kristian Birkeland
Riferimenti
Ulteriori letture
libri
- Testo integrale della spedizione norvegese Aurora Polaris 1902-1903 (158 MB)
- Kristian Birkeland, The First Space Scientist (2005) ISBN 1-4020-3293-5 di Egeland, Alv, Burke, William J.
- Lucy Jago (2002). L'aurora boreale . Londra: libri sui pinguini. ISBN 0-14-029015-X ISBN 9780140290158
Articoli
- Altri articoli dal sistema di dati astrofisici della NASA
- Egeland, A.; Leer, E. (1986). "Il professor Kr. Birkeland: la sua vita e il suo lavoro". Transazioni IEEE sulla scienza del plasma . 14 (6): 666–677. Bibcode : 1986ITPS...14..666E . doi : 10.1109/TPS.1986.4316617 . ISSN 0093-3813 . S2CID 24859758 .