Birkeland sammen med assistenten Devik i terrella-laboratoriet ved Universitetet i Kristiania.

Kristian Birkeland

I løpet av Kristian Birkelands 50 år lange liv gjorde han mer enn noen annen norsk vitenskapsmann gjennom tidene

Hadde 60 ulike patenter da han døde.

Mange har sammenliknet Kristian Birkeland med Elon Musk, selv om det er mer enn hundre år mellom de to multitalentene.

Som Musk var Birkeland, som nordmenn kjenner fra den blå 200-kronerseddelen, innom en lang rekke fagfelter – og hadde 60 ulike patenter da han som 50-åring døde i Tokyo i 1917.

Den ene oppfinnelsen hans ble starten på det som i dag er Yara

Sammen med UiO, Teknisk Museum, Norsk Romsenter og DNVA arrangerer nå Yara en storstilt feiring i anledning Birkelands 150-årsjubileum 13-16 juni i år.

Birkeland-biografi

Teknisk Ukeblad har snakket med mannen bak Kristian Birkelands biografi, professor emeritus i fysikk ved UiO, Alv Egeland. Opprinnelig var det en av Birkelands assistenter, Olaf Devik, som hadde planer om å skrive biografien hans.

Professor emeritus i fysikk ved UiO, Alv Egeland er i ferd med å skrive den norske biografien om Kristian Birkeland. Han overtok alt materialet av Birkelands assistent.
Professor emeritus i fysikk ved UiO, Alv Egeland er i ferd med å skrive den norske biografien om Kristian Birkeland. Han overtok alt materialet av Birkelands assistent.

Devik var en viktig fysiker og fikk mange roller i oppbyggingen av norsk forskning. Han skrev aldri noen biografi selv, men overlot alt materiale han hadde samlet om Birkeland til sin yngre, i dag 85 år gamle, fysikerkollega.

Egeland publiserte den engelske biografien – «Kristian Birkeland; The First Space Scientist», for noen år siden og har skrevet en rekke publikasjoner om Birkeland. Nå jobber han med den norske biografien.

Tidlig klok

Kristian Birkeland var kanskje det nærmeste vi har kommet en norsk Elon Musk.
Kristian Birkeland var kanskje det nærmeste vi har kommet en norsk Elon Musk. Bilde: Alv Egeland

Egeland forteller at det tidlig ble klart at Kristian Birkeland fra Kristiania var noe spesielt. Han ble ferdig student, som det het den gangen man var ferdig med videregående - på den nye reallinjen ved Aars og Voss Latin- og Middelskole.

Birkeland studerte ved UiO i årene fra 1885 til 1890. Han var svært opptatt av matematikk. Allerede som 18 år gammel gymnasiast skrev han en avhandling om matematiske rekker som senere ble publisert i magasinet til det franske vitenskapsakademiet. På tross av den store interessen fulgte han ikke undervisningen i matematikk – til hovedfag, på universitetet. Noe så enkelt kunne han lære seg selv, mente han.

I stedet tok han fysikk hovedfag og på tross av at han var yngst på studiet ble han overlegent best med toppkarakteren laudabilis prae ceteris.

– Etter at Birkeland var ferdig på universitetet jobbet han i to år som lærer ved Aars og Foss Skole, men i 1892 ble han universitetsstipendiat. Kort etter fikk han et stort stipend som kunne brukes til å reise i Europa. Det var en periode i livet hvor han var mest matematiker og teoretisk fysiker og han fikk stor internasjonal oppmerksomhet da han publiserte den første generelle løsning av Maxwells likninger, sier Egeland.

Fysiker

Høsten 1895 var Birkeland tilbake i Kristiania, og da begynte perioden med eksperimentell fysikk som han er mest kjent for.

I løpet av et par år hadde han satt seg dypt inn i mysteriet med solflekker og skrevet en bok om det.

Han begynte også å jobbe med røntgenstråler uten at det ble hverken patentert eller særling godt dokumentert. Mange mener at Birkeland tok røntgenbilder nesten et år før tyskeren Wilhelm Conrad Röntgen.

Han ivret også for at Norge skulle få høyere teknisk utdanning.

– Birkeland var svært opptatt av at både svenskene og danskene hadde høyere teknisk utdannelse, men ikke Norge. Han ble en pådriver for opprettelsen av Norges Tekniske Høgskole og den første assistenten hans, Sem Sæland, ble høyskolens første professor og første rektor i 1910.

Kunstgjødsel

Det første av 60 patenter kom i 1901.  Da søkte han om patent på en elektromagnetisk kanon, eller det vi kaller en rail-gun i dag. Ideen kom etter et møte med professor Thompson i Royal Society i England.

Birkeland klaget over pengemangel, men Thompson ba ham gjøre som seg: –Finn opp noe som du tjener en million pund på. Da har du nok å forske for.

Kanonen kortslutter. En skisse av Birkelands demonstrasjon av kanonen i universitetets festsal i 1903. (Illustrert av Erling Stensrod 50 ar senere.)
Kanonen kortslutter. En skisse av Birkelands demonstrasjon av kanonen i universitetets festsal i 1903. (Illustrert av Erling Stensrod 50 ar senere.) Bilde: Illustrert av Erling Stensrod 50 ar senere

Kanonen virket som den skulle i mange forsøk, men da den skulle demonstreres i Universitetets gamle festsal 6. februar 1903 gikk det galt. Kanonen kortsluttet og 10.000 ampere skapte en enorm lysbue. Men det var ikke så galt at det ikke var godt for noe, for Birkeland kjente lukten av NO-gass etter lysbuen.

Birkelands elektromagnetiske kanon ble ingen suksess, selv om amerikanerne i dag har slike våpen i drift. Han var langt forut for sin tid, men de en kortsluttet under en demonstrasjon og gav fra seg en voldsom lysbue gav. det opphav til ideen om hvordan han skulle fiksere nitrogen fra luften og produsere kunstgjødsel. Denne står utstilt på Teknisk museum.
Birkelands elektromagnetiske kanon ble ingen suksess, selv om amerikanerne i dag har slike våpen i drift. Han var langt forut for sin tid, men de en kortsluttet under en demonstrasjon og gav fra seg en voldsom lysbue gav. det opphav til ideen om hvordan han skulle fiksere nitrogen fra luften og produsere kunstgjødsel. Denne står utstilt på Teknisk museum.

En uke etter den mislykkede demonstrasjonen ble Birkeland invitert til en middag hos landbruksminister Gunnar Knutsen med Sam Eyde, som allerede var i full gang med å kjøpe opp fallrettigheter for å lage vannkraft. Eyde sa at han trengte et lyn for å lage salpeter og da svarte Birkeland: – Det er enkelt. Det har jeg.

NO-gassen fra lysbuen – som kom fra nitrogen og oksygen i luften, kunne bli råstoffet de trengte for å produsere den etterlengtede kunstgjødselen.

I løpet av halvannet år tok Birkeland ut åtte patenter på lysbueprosessen og 5. desember 1905 ble Norsk Hydro etablert og de begynte å produsere. De kunne fremstille gjødselen til ti kroner per tonn som var 1/10 av kostnaden som den importerte guano-gjødselen (Chilesalpeter) kostet.

Birkeland og Eyde var enige om å dele fortjenesten, men det var nok forretningsmannen Eyde som trakk det lengste økonomiske strået. Likevel var Birkeland fornøyd. Han jobbet som teknisk direktør for livstid i Norsk Hydro, men han kjedet seg raskt. Drift var ingen utfordring for geniet. Han solgte mesteparten av aksjene sine, men fikk lønn resten av livet. To ganger det han tjente som professor, og honoraret ble øket med årene.

Nordlyset 

Kristian Birkeland maleri
Kristian Birkeland maleri

Selv om kunstgjødsel bokstavelig talt var det mest matnyttige er nok Birkeland mest kjent for nordlysstudiene. Han ble tidlig veldig interessert i verdensrommet og var den først i verden som for alvor studerte solens magnetfelt, Saturns ringer og komethaler.

Han klarte å modellere alt i laboratoriet på universitetet, hvor han bygde de såkalte Terrella-eksperimentene. Terrella er det greske ordet for liten jord. Det var en lufttom glasskasse med en liten magnetisert kule som han kunne bombardere med ladede partikler.

Da han gjorde det, kunne han observere to ringer av et slags nord- og sørlys rundt kulen plassert 23 grader fra magnetpolene. Han fant at der feltene gikk inn og ut av kulen fulgte ringene høyrehåndsregelen. Snudde han magnetfeltet ble det omvendt.

Ut fra forsøkene skjønte Birkeland at verdensrommet ikke er tomt. Der er det elektrisk ladede partikler og elektromagnetiske krefter som er like viktige som gravitasjonen.

– Birkeland var den første i verden som forstod at sola sender ut både elektroner og ioner og at disse ble kanalisert ned mot polområdene av Jordas magnetfelt. Når de kolliderte med atmosfæren fikk det atomer og molekyler til å sende ut lys og skape nordlys. Han kunnet til og med bevise teoriene i den berømte Birkeland-Terrelaen, men få trodde på han og han ble nærmest glemt i 60 år. Først da satellitter på 60 og 70-tallet observerte det Birkeland postulerte fikk han anerkjennelsen han fortjente, og strømsystemene han mente måtte eksistere i atmosfæren kalles i dag Birkelandstrømmer, sier solforsker ved Norsk Romsenter, Pål Brekke.

I Birkelands hovedverk fra 1913; «The Norwegian Aurora Polaris Expedition 1902-1903» beskriver han jordens magnetfelter og forklarer hvorfor nordlyset representerer forstyrrelser i feltet, og hvorfor det opptrer rundt to dager etter voldsom aktivitet på soloverflaten.

Det norske fysikkgeniet skjønte også hva som skjulte seg av krefter i atomene. I 1906 ba han Marcus Wallenberg om 200.000 kroner, et voldsomt beløp den gangen, for å forske på atomenergi.

Dessverre fikk han ikke det. Wallenberg ville ha tilbake mer av investeringene i Norsk Hydro før det kom på tale.

Lysbuen er ikke død

Eksport: Tretønner med kalsiumnitrat på vei til Kina i 1913.
Eksport: Tretønner med kalsiumnitrat på vei til Kina i 1913. Bilde: Alv Egeland

Det lages ikke kunstgjødsel med lysbuer lenger, men Rune Ingels, tidligere forskningssjef i Yara vil bruke en forbedret utgave Birkelands metode for å igjen fiksere nitrogen i selskapet N2 Applied.

– Med lysbuer inspirert av Birkeland kan vi lage nitrogengjødsel med fornybar elektrisk kraft i småskala. Tilgangen til rimelig fornybar kraft bygges distribuert over alt nå. Det er skreddersydd for å utnytte Birkelands plasmateknologi. Den krever mer energi enn naturgassbaserte metoder, men har lave investeringskostnader. Vi tror Birkeland hadde planene klare for hvordan han skulle senke energiforbruket. Det jobber vi med å gjenskape, men jeg skulle gjerne hatt kofferten med notatene hans som gikk tapt, sier han.

Nobel-nominert åtte ganger

Kristian Birkeland ble nominert til Nobelprisen hele åtte ganger, men fikk den aldri. 

Tungtveiende: Birkelands hovedverk ble – i 1913, utgitt i skinnbind med gullbokstaver. Det er på 850 sider og veier 5,1 kg. Både teknisk og vitenskapelig har det høy kvalitet.
Tungtveiende: Birkelands hovedverk ble – i 1913, utgitt i skinnbind med gullbokstaver. Det er på 850 sider og veier 5,1 kg. Både teknisk og vitenskapelig har det høy kvalitet. Bilde: Alv Egeland

Han døde kun 50 år gammel. Da var han på vei til Norge fra et lengre studieopphold i Egypt for å bli feiret, men det var ikke enkelt å reise mens første verdenskrig raste. I stedet reiste han via Kina til Japan hvor han jobbet en måneds tid før han skulle dra videre gjennom Sibir til Norge.

Han ble forhindret av en alt for tidlig hjertestans. Kanskje som en følge av feildosering av sovetabletter. Asken hans kom hjem i 1919.

Her kan du lese professor Sem Sælands, en av Birkelands assistenters, minnetale under bisettelsen. Den ble gjengitt i Teknisk Ukeblad 26. september 1919.

Hva som var i Birkelands hode ved hans død får vi aldri vite. Båten med alle notatene hans fra det lange utenlandsoppholdet gikk ned i Stillehavet. Det kan kanskje sammenliknes med om Steve Jobs uåpnede fremtidsplaner hadde brent opp i dag.

Kommentarer (3)

Kommentarer (3)