Birkeland, Kristian
(1867–1917)
Kristian Birkeland (13. prosince 1867 – 15. června 1917), asi největší norský vědec, fyzik a vynálezce, který se zabýval pohyby nabitých částic v magnetickém poli a výboji v atmosféře. Narodil se v Kristianii, dnešním Oslu, jako syn rolníka. Už jako mladý projevoval značné nadání k vědeckému bádání. Povahově byl snílek, chaotik, ale také hypochondr, trpěl nespavostí a hlubokými depresemi. Stěží zvládal každodenní život. Veškeré své poznámky psal na kousky papíru, které strkal do kapes. Běžně tak zapomínal i důležité věci. Na den své svatby si například sjednal přednášku na univerzitě.
Zimu na přelomu let 1899 a 1900, již jako profesor Kristianijské univerzity, strávil na horské observatoři Kaafjord v severním Norsku. Během drsné zimy, dva jeho kolegové zemřeli v lavině, jinému umrzly prsty. Místo ale mělo jinou výhodu, byly zde časté polární záře. Během svého pobytu zde Birkeland usilovně pracoval, počítal a měřil. Ze starých zápisů objevil, že polární záře se vyskytují spolu s magnetickými bouřemi a často, když se na Slunci objeví nějaké skvrny.
Birkeland zde radikálně změnil pohled na postavení Země ve sluneční soustavě, na prostor kolem ní, na to, jak Slunce ovlivňuje dění na Zemi, a na to, jak vznikají polární záře. Jako první si uvědomil, že správné vysvětlení tohoto jevu musí zahrnovat jak děje na Slunci, tak jejich zprostředkování nabitými částicemi a magnetické pole Země. Usoudil, že při některých jevech na Slunci se uvolňují do prostoru poměrně úzké svazky nabitých částic, které někdy zasáhnou Zemi a vyvolají polární záře. Na jaře 1901 vydal knížku, kde svůj objev zveřejnil a v Norsku tím získal značný ohlas. V zahraničí nebyla ale jeho teorie přijmuta. Birkeland byl hluboce zklamán.
Bez peněz nemohl Birkeland pokračovat v práci. Stal se z něj proto vynálezce. Začal pracovat na elektromagnetickém dělu, které mělo vystřelovat náboje až rychlostí 600 m/s. Během demonstrace pro vedení Kristianijské univerzity a představitele vlády jeden z velkých elektromagnetů děla explodoval. Přestože střela zasáhla terč, jeho zákazníci a donátoři s ním odmítali nadále spolupracovat. Birkeland ale vzdal pokusy s dělem z jiného důvodu. Oslovil ho Sam Eyde, inženýr, který se snažil vyrábět umělé hnojivo jako náhradu za nedostatkový chilský ledek. Potřeboval k tomu zvládnout velký elektrický výboj. Birkeland jen odpověděl: „Já ho mám.“ V roce 1903 již vyráběli ledek a o dva roky později prodal svůj podíl v nově založeném podniku Norsk Hydro za patnáctinásobek svého ročního příjmu, přičemž měl doživotně zaručený příjem z konzultací.
Birkeland se tedy mohl vrátit k výzkumům polárních září. Jeho laboratoř byla velmi podivným místem, kde šlo často doslova o život. Vakuové trubice čas od času vybuchovaly, z vakuových pump unikaly páry rtuti, rádiová sůl od Marie Curie zářila z poličky a elektrické rány byly tak běžné, že se lidé v jeho laboratoři naučili pracovat s jednou rukou v kapse, aby při větším úrazu šel proud přes tělo mimo srdce. Pro důvěřivce si Birkeland vymyslel zdůvodnění, proč nosí v laboratoři egyptský klobouk fez. Prý proto, že chrání před nebezpečným zářením z jeho pokusů, které mu způsobují bolesti hlavy.
Birkelandovým cílem bylo vyrobit polární záři. To se mu nakonec i povedlo ve velké vakuové komoře s katodou emitující elektrony dopadající na malou kulovou anodu, kterou nazýval „terrella“. Ta byla vyrobená z mosazi, potažená platiničitanem barnatým, který fosforeskoval po dopadu elektronů. Elektromagnet uvnitř koule byl mírně nakloněn od svislého směru, aby napodoboval magnetické pole Země. Zanedlouho Birkeland triumfálně demonstroval univerzitnímu obecenstvu vznik polárních září, jak by je viděl pozorovatel z vesmíru. V roce 1908 svou teorii i pokusy publikoval v knize The Norwegian Aurora Polaris Expedition 1902-1903.
Následující roky byly pro Birkelanda velmi hořké. Rozešel se s Eydem, opustila ho žena Ida. Jeho práce se v zahraničí setkaly s nezájmem. Birkelandův výzkum vesmíru ho stál zdraví, štěstí a zřejmě i život. Zklamán odjel do Egypta studovat zvířetníkové světlo. Zde se začal hroutit i psychicky, hodně pil, stal se z něho paranoik, začal si myslet, že ho Angličané chtějí připravit o jeho elektromagnetické dělo. Po třech letech se rozhodl odjet pracovat do Japonska. Zde již velmi nemocen spáchal sebevraždu, spolykal příliš mnoho léků. Jeho tělo bylo převezeno zpět do Norska a jeho práce na padesát let téměř upadla v zapomnění. Až americké družice v 60. letech 20. století přinesly důkazy o tom, že Birkeland měl pravdu.
Birkeland jako první vyslovil myšlenku, že vesmír je plný plazmatu. Správně také odhadl, že sluneční vítr obsahuje nejen záporně nabité elektrony, ale i kladné ionty. Věřil, že Slunce ovlivňuje své okolí stejně mocně elektromagneticky jako gravitačně a elektromagnetická síla hraje ve vesmíru velmi podstatnou roli. Domníval se, že i zvířetníkové světlo a Saturnovy prstence jsou způsobeny stejným mechanismem jako polární záře. Dnes víme, že tomu tak není. Září odraženým světlem od prachových částic.
Ačkoli byl Birkeland nejméně sedmkrát nominován na Nobelovu cenu, nikdy ji nezískal. Částečně za to mohou napjaté vztahy mezi Norskem a Švédskem v té době, ale nejvíce asi to, že Sam Eyde ji chtěl i pro sebe, což odporuje pravidlům udělování Nobelových cen, protože ty může získat jen původní autor. Za svůj život získal 59 patentů, například i na elektricky vyhřívanou deku.
Po Birkelandovi jsou pojmenovány v první řadě proudy v kosmickém plazmatu, zejména ty, které tečou podél magnetických silokřivek. Je také po něm pojmenován kráter o průměru 23 kilometrů na odvrácené straně Měsíce. Dvousetkorunová norská bankovka je od roku 1994 na lícové straně ozdobena jeho portrétem a terrellou.
