Revontulien kuningas

tämä artikkeli on alun perin julkaistu Oslon yliopiston Apollon – Research-lehdessä. Lue alkuperäinen artikkeli.

Norjalainen professori Kristian Birkeland (1867-1917) oli ensimmäinen tiedemies maailmassa, joka tajusi, että revontulilla oli jotain tekemistä auringosta tulevien sähkömagneettisten myrskyjen kanssa. Hän oli myös mies sen fantastisen keksinnön takana, joka mahdollisti lannoitteen valmistamisen keräämällä typpeä ilmasta. Löytö oli pohjana Norsk Hydron perustamiselle sekä notoddenin ja Rjukanin teollisuudelle. Viimeisenä, mutta ei vähäisimpänä: Birkeland oli vastuussa 60 uudesta patentista kaikkeen margariinista ja kaviaarista elctromagneettiseen Kanuunaan. Mutta kaikkein tärkeintä meidän näkökulmasta tänään on ehkä se, että hän loi perustan suurelle osalle nykyaikaista tutkimusta, jota tehdään avaruuden ja auringon fysiikan alalla.

Birkelandin uraauurtavista keksinnöistä huolimatta hän jäi kuitenkin lähes unohduksiin. Valitettavasti hän ei kyennyt todistamaan näyttäviä revontuliin liittyviä teorioitaan. Kansainväliset tutkijat protestoivat äänekkäästi Birkelandin teorioita vastaan. Neljäkymmentä vuotta kuolemansa jälkeen häntä tuskin mainittiin Oslon yliopiston (UiO) käyttämissä oppikirjoissa. Vasta myöhemmin, kun tuli mahdolliseksi suorittaa mittauksia satelliiteista avaruudessa, hänen revontulia – ja maan magneettikentän häiriöitä – koskevat teoriansa vahvistettiin.

Apollonin logo

Apollonin logo

viimeiset parikymmentä vuotta hänen kasvonsa ovat koristaneet Norjan 200 kruunun seteliä, vaikka harva on kiinnittänyt paljon huomiota paljon käytetyn setelin kuvioon.

UiO aikoo nyt juhlistaa professorin ja keksijän 150-vuotista taivalta lukuisilla tapahtumilla sekä Norjassa että Japanissa.

vaikka Birkeland on alkanut saada tunnustusta ja hänestä on kirjoitettu paljon, on hänen elämästään tutkijana vielä monia anekdootteja, joita suuri yleisö ei ole vielä kuullut.

tieteellinen kultakaivos

yksi henkilö, joka tietää birkelandista hyvin paljon, on fysiikan laitoksen emeritusprofessori Alv Egeland (85). Egeland oli 50 vuotta sitten mukana järjestämässä satavuotisjuhlaa Birkelandin kunniaksi vuonna 1967. Hän on myös kirjoittanut useita kirjoja Birkelandista.

skotlantilaiset ja saksalaiset fyysikot James Maxwell (1831-1879) ja Heinrich Hertz (1857-1879).olivat kaksi inspiraation lähteitä Birkeland. Molemmat olivat sähkömagnetismin johtavia asiantuntijoita. Maxwell oli teoreetikko. Hän kuvaili, miten sähkömagneettiset aallot liikkuvat ja leviävät. Hertz oli kokeilija. Hän onnistui testaamaan Maxwellin teorioita käytännössä.

” Sähkömagnetismista tuli nuorelle Birkelandille Uusi kultakaivos. Jo koulupoikana hän oli ostanut oman magneetin – omilla rahoillaan. Hän käytti magneettia moniin yllättäviin kokeiluihin ja kepposiin koulun oppitunneilla. Kaikki Birkelandin opettajat eivät olleet vaikuttuneita hänen kokeistaan.”

myöhemmin elämässä, Alv Egeland kertoo, Birkelandin tutkimuksista sähkömagnetismista ja maan magneettikentästä tulisi hänen tutkimustensa tärkein anti.
heti kun Birkeland oli valmistunut yliopistosta, hän alkoi kokeilla sähköisiä heilahduksia metallilangalla.

vuonna 1895 hän aloitti pioneeritutkimukset katodisäteistä, elektronien virrasta tyhjiöputkessa, joka syntyy suurjännitteen kulkiessa negatiivisten ja positiivisten varattujen elektrodien välillä.

” Birkeland päätteli, että katodisäteet koostuvat sähköisesti varautuneista hiukkasista ja niitä voidaan ohjata magneettikentän avulla.”

loi keinotekoiset revontulet

seuraavan vuoden aikana Birkeland kiinnostui auringonpilkkujen ja revontulien yhteydestä. Hän käytti katodisäteitä keinotekoisten revontulien luomiseen laboratoriossa ja päätteli, että revontulet johtuvat auringosta sähköisesti varautuneista hiukkasista, joita maapallon ympärillä oleva geomagneettinen kenttä ohjaa polaariseen ilmakehään. Hän oli myös sitä mieltä, että ilmakehä koostui valtavista määristä sähköhiukkasia.

” Birkelandin revontuliteoria perustui avaruudessa auringosta tuleviin sähkömagneettisiin voimiin. Se, miten hän idean Sai, on vielä arvoitus. Birkelandin hypoteesit vahvistettiin vasta avaruusajalla, noin kuusikymmentä vuotta myöhemmin. Vielä nykyäänkin, yli viisikymmentä vuotta avaruusajan alkamisen jälkeen, hänen visionäärinen kaukonäköisyytensä on vaikuttavaa, Egeland sanoo.

Birkelandin teoriat osoittautuivat oikeiksi vasta 1970-luvulla, jolloin oli mahdollista suorittaa tarkkoja mittauksia satelliittien avulla. Aurinkomyrskyjen hiukkaset iskevät maahan rajulla voimalla. Ionosfääri hidastaa hiukkasia. Tämä kitka siirtää ilmakehän hiukkasiin niin paljon energiaa, että ne syttyvät.

ennen kuin Birkeland saapui paikalle, monet tutkijat arvelivat revontulien johtuvan erityisestä revontulikaasusta, rautaa sisältävistä hiukkasista, ilmakehän paikallisista sähkövirroista tai meteoripölystä.

” vaikka Birkelandin hypoteesi oli ensimmäinen revontulia koskeva realistinen teoria, revontulien eri muotojen, värien, liikkeiden ja korkeuksien selitys jouduttiin jättämään avaruusajan tutkijoille.”

Birkeland sai elinaikanaan hyvin vähän tukea etenkään Englannin eturivin tutkijoilta. He eivät olleet vakuuttuneita siitä, että aurinko oli revontulien lähde. Palaamme alla olevaan valtavaan kritiikkiin.

tämä on tarina, jossa kuvataan, kuinka tunnetut tutkijat potkivat jalat alta innovatiivisista ideoista, jotka poikkeavat yleisesti hyväksytyistä, valtavirran käsityksistä. Mutta ensin, nauttikaamme joitakin viihdyttävä yksityiskohtia perustuu hänen kokeiluja.

loi maailmankaikkeuden uudelleen

Birkeland teki toisintoja aurinkokunnasta ja maasta tyhjiökammiossa. Näitä kutsuttiin Terrella-kokeiksi. Termi terrella on latinaa ja tarkoittaa ‘pientä maan mallia’.

” kokeet olivat aikaa vieviä. Tyhjiön luominen kammioon kesti useita päiviä. Hän asetti sähkömagneetin terrellan sisälle. Sen avulla hän pystyi tuottamaan keinotekoisia revontulia. Birkelandia koskevassa anekdootissa on kuitenkin joitakin harhaluuloja. Ensimmäiset kokeet, joissa käytettiin keinotekoisia revontulia, tehtiin purkausputken sisällä, Alv Egeland huomauttaa.

seuraavina vuosina Birkeland valmisti uudempia ja parempia terelloja.

“kokeet olivat loistavia, eikä vähiten ottaen huomioon, että tiede ei tuolloin ollut määritellyt elektroneja erillisiksi hiukkasiksi”, professori Jøran Moen fysiikan laitokselta selittää.

maailmankaikkeuden massa suurimmassa terella-mallissa oli noin 1000 litraa. Birkeland ampui “maahan” elektronipilviä generaattorin sähkövirralla. Jännite oli 25 000 V. Se on yli satakertainen kotitalouksien pistorasiaan verrattuna.

“Birkeland kiinnostui vähitellen yhä enemmän auringosta, komeetoista, Saturnuksen renkaista, ulkoavaruudesta ja fyysisen maailman synnystä, josta hän kirjoitti paljon 850-sivuisessa merkittävässä tutkimusapurahassaan”, Alv Egeland kertoo.

hänen kokemuksensa olivat kaikkea muuta kuin edullinen harrastus. Niiden johtaminen tuli kalliiksi. Tuolloin Norja oli köyhä maa ja yliopistolla oli vähän rahaa.

” hänen palkkansa yliopistosta olivat riittämättömät. Hän kattoi suurimman osan kustannuksista itse, ja hän käytti henkilökohtaiset ansiot Hydro rahoittamaan laboratorion ja palkkoja kuudesta kahdeksaan avustajia hän palkkasi. Oslon yliopiston rehtori sem Sæland, puheenjohtajana 1928-1936, sanoisi, että kukaan muu työntekijä ei ollut koskaan käyttänyt niin paljon omaa palkkaansa tutkimukseen, jonka hän suoritti itse.”

rasittava talvi

yksi Birkelandin suurimmista toiveista oli revontulien korkeuden määrittäminen. Oli aikakausi, jolloin revontulien ajateltiin laskeutuvan aina latvatasolle asti Lapplandissa. Nykyään tiedetään, että revontulet syntyvät useita satoja kilometrejä maanpinnan yläpuolella.

tämän selvittämiseksi Birkeland rakennutti tutkimusaseman Samien “Pyhän Vuoren” Haldden huipulle, lähes tuhannen metrin korkeuteen merenpinnasta avautuen kåfjordiin Altassa.

nousu oli rasittava. Matka jalan kesti tuolloin nelisen tuntia. Kun he yrittivät löytää sopivinta huippua uudelle observatoriolle, he olivat lähellä tuhoutua lumimyrskyssä.

Brikeland vietti talven Haldden huipulla kahden avustajansa kanssa. Myrskyjä tai hirmumyrskyjä oli joka toinen päivä. Useat heidän tieteelliset instrumenttinsa tuhoutuivat ja niitä jouduttiin korjaamaan. Savuvirtauksen kääntyminen hiililiedeltä täyttäisi asunnon höyryillä. He liikkuivat paikasta toiseen suksilla, lumikengillä ja krampeilla, kun olosuhteet olivat jäiset. Yksi avustajista kuoli lumivyöryssä maaliskuussa.

kymmenen vuotta myöhemmin Birkeland rakensi haldde-vuoren huipulle viihtyisämmän ja suuremman observatorion. Vuosina 1912-1919 vuorenhuipulla asui seitsemäntoista henkilöä, joista seitsemän oli lapsia. Kolme näistä on syntynyt siellä.

tänä aikana tutkimusasemia käytettiin myös säähavaintoihin. Vaikka revontulet eivät koskaan edes hipaisseet vuoren huippua, Birkeland jatkoi tutkimuksiaan väsymättä ja uudistuneen sinnikkäästi.

korvia huumaava melu

yksi hänen suurista ylpeytensä lähteistä oli hänen valmistamansa sähkötykki. Sillä oli tarkoitus ampua, mutta se käytti Ruutin sijasta sähköä. Tykin suusta lähti kymmenen kilon rautapaloja sellaisella nopeudella, että ne poistuivat luotien voimalla.

Saksan keisari Wilhelm toivoi keksinnön mullistavan sodankäynnin. Ranskan sotaministeriö oli hyvin kiinnostunut Birkelandin tykistä.

tykkiä testattiin julkisesti vuonna 1903 kunnianarvoisassa juhlasalissa, joka tunnetaan nykyisin nimellä Vanha Juhlasali Domus Academica-rakennuksessa Karl Johan Gatella. Koeammunta epäonnistui, mutta se merkitsi alkua Norjan historian suurimmalle teollisuusseikkailulle.

odotukset olivat suuret. Juhlasali oli täynnä vieraita. Paikalla oli kaksi hallituksen ministeriä ja teollisuuden edustajia sekä kansainvälisen aseteollisuuden edustajia. Fridtjof Nansen seurasi menettelyä tarkkaavaisesti ensimmäisestä rivistä lähtien.

” tykistä ammuttava ammus painoi kymmenen kiloa “Birkeland rauhoitteli kokousta:” voitte istua rauhallisesti, Hyvät naiset ja herrat. Kun laitan kytkimen päälle, et näe etkä kuule muuta kuin ammuksen äänen osuvan kohteeseen.”Sitten hän käänsi kytkintä, Egeland kertoo luonnontieteilijä ja Teollisuustutkija Kristian Birkeland-nimisessä kirjassaan.

kuului korviahuumaavaa, rätinää ja paukkuvaa hälinää.

tykissä oli oikosulku. Tykin suusta syöksyi liekkejä. Osa naisista kirkui ja “kiljui pelosta”, ja salissa näkyi hetken paniikin merkkejä..

” se oli elämäni dramaattisin tapaus. Sillä yhdellä laukauksella osakkeeni romahtivat 300: sta nollaan, mutta ammus osui maaliin”, Birkeland kommentoi jälkikäteen.

kun hän oli testannut tykkiä aiemmin samana päivänä, kaikki oli toiminut suunnitellusti.

“tapahtuman herättämä huomio oli ennakoitavan negatiivista, mutta Birkeland sai melkoisesti nautintoa kohusta”, sanoo Alv Egeland.

tykistä ammutun sähköisen Infernon lämpötila oli yli tuhat astetta, ja sitä kutsuttiin myöhemmin Birkelandin “plasmakaareksi”.

korkea lämpötila johtuu sähköisesti varautuneista hiukkasista, jotka sinkoilevat edestakaisin suurella nopeudella.

” liikkeessä olevat elektronit johtavat voimakkaisiin sähkövirtoihin, joita ympäröi magneettikenttä. Tämä muistuttaa kosmoksen aurinkotuuliplasmaa.”

Birkeland huomasi pian odottamattoman. Kelan magneettikentässä oikosulun valokaari levisi viuhkamaisena-ja tässä piilee Birkelandin löytö.

” fiasko unohtui. Tästä lähtien Birkeland oli kiinnostunut valokaaresta”, Alv Egeland kirjoittaa.

Norsk Hydro

kanuunakokeilu johti ennakoimattomiin seurauksiin. Joitakin vuosia aiemmin brittiläinen tutkija Sir William Crookes oli varoittanut tiedeyhteisöä siitä, että maailmassa on niukasti kalsiumnitraattia, joka on yksi lannoitteiden valmistuksen pääainesosista. Crooken ajatuksena oli, että lannoitteen tuottamiseen voitaisiin käyttää hyväksi typen hakemista suoraan ilmasta. Hän ajatteli, että tämä olisi yksi suurimmista keksinnöistä tulevaisuudessa ja voisi pelastaa maailman uhkaavalta nälänhädältä.

kunnioitetun vanhan juhlasalin epäonnistuneesta tykinlaukauksesta tuli juuri nykyaikaisen lannoitetuotannon perusta.

valokaaren muoto vahvisti joitakin Birkelandin jo keksimiä teorioita.

valokaari pystyi rikkomaan typpimolekyylien kolmoissidoksen. Soihdun kaltainen liekki tuotti typpioksidia, joka on salpietarin perusyhdiste ja lannoitteen keskeinen alkuaine.

tiedemiehet ja teollisuusmiehet kaikkialla maailmassa olivat etsineet ratkaisua. Birkeland pippuroi kaikki tolppaan.

löytö oli Norsk Hydron perustamisen kulmakivi. Salpietarin keinotekoinen tuotanto vaati valtavasti energiaa. Norjassa oli runsaasti vesiputouksia. Näin ollen sähkön hinta oli alhainen.

” tämä on fantastinen tarina. Norsk Hydro ei ehkä olisi koskaan nähnyt päivänvaloa ilman vanhan juhlasalin vahingossa tapahtunutta räjähdystä. Tällainen on tutkimusmaailma. Ideat vain syntyvät yhtäkkiä”, sanoo aurinkotutkija Pål Brekke, Norjan avaruuskeskuksen vanhempi neuvonantaja.

vaikka epäonnistunut kokeilu vanhassa Juhlasalissa on jäänyt historiankirjoihin juuri sinä päivänä, jona idea syntyi birkelandille, Alv Egeland huomauttaa, että Birkeland oli mahdollisesti ajatellut ajatusta jo ennen epäonnistunutta mielenosoitusta.

Birkeland tapasi teollisuusyrittäjä Sam Eyden ministeri Gunnar Knudsenin isännöimällä illallisella kolme viikkoa ennen oikosulkuonnettomuutta Domus Academicassa.

” Sam Eyde oli valtava kantava voima. Hän neuvotteli jo saksalaisten kanssa lannoitteen valmistamisesta ilmakehästä.”

Sam Eyde ja Birkeland ottivat heti yhteen. Birkeland alkoi heti suorittaa kokeita yliopistossa.

Eyde oli tuolloin Norjan tunnetuimpia miehiä. Media seurasi häntä tiiviisti.

” hän osasi hyvin hyödyntää tapahtumaa.”

vanhan juhlasalin räjähdys houkutteli mediaa.

joka tapauksessa, kun löytö alkoi kantaa hedelmää,

” Birkelandin löytö ja yhteistyö Eyden kanssa merkitsi teollisen Bonanzan alkua atnotoddenissa ja Rjukanissa. Eydestä tuli rjukanissa “kuninkaallinen” ja hän oli monta kertaa kuuluisampi kuin Birkeland”, Alv Egeland alleviivaa.
surullinen kohtalo

Birkelandin viiden viimeisen elinvuoden aikana häntä kiehtoi eläinradan valo, erikoinen hohtava valo päiväntasaajalla, joka on vain miljoonasosa täydenkuun luminositeetista. Birkeland pystyi osoittamaan, että valo johtui auringosta tulevista katodisäteistä. Hänellä oli käsitys, että valo vaihteli samassa suhteessa auringon aktiivisuuden ja maan magneettikentän häiriöiden kanssa.

oltuaan pitkään Afrikassa hän kaipasi paluuta Norjaan, mutta tuolloin raivosi ensimmäinen maailmansota. Siksi hän teki kiertotien Tokion kautta, jossa hänellä oli läheisiä työtovereita ja ystäviä.

Birkeland oli henkisesti tasapainoton ja vain viisikymppinen päättäessään elämänsä Japanin pääkaupungissa. Hänen kuolemansa jälkeen hänet unohdettiin lähes kokonaan, kunnes moderni avaruustutkimus 1960-luvun lopulla mahdollisti Birkelandin teorioiden todistamisen revontulista.

” Birkeland edusti Norjan tiedeyhteisön ylempää kuorta. Suorapuheisena visionäärinä hän kohtasi vastustusta etenkin valtavirran brittitutkijoiden keskuudessa. Yksi haitta Birkeland oli, että useimmat hänen tieteelliset paperit oli kirjoitettu Ranska-Ei Englanti.”

britit pilkkaavat

Birkelandin kuoleman jälkeen hänen teoriansa saivat osakseen ankaraa kritiikkiä Englannin tiedeakatemialta, Royal Societylta. Eturivin kriitikko oli professori Sydney Chapman, loistava matemaatikko ja fyysikko sekä 1900-luvun suurin avaruustutkija.

britit olivat eri mieltä Birkelandin teoriasta revontulista ja tukivat sen sijaan käsitystä, että ne olisivat johtuneet yläilmakehän paikallisten sähkövirtojen järjestelmästä.

” kun Royal Societyn tutkijat puhuivat, harva uskalsi kiistää sanomansa, kertoi Alv Egeland, joka opiskeli itse pääaineenaan fysiikkaa 1950-luvun lopulla.”

tänä aikana kaikki viittasivat Chapmaniin ja brittiläiseen koulukuntaan. Chapmanin kirjoitukset olivat Oslon yliopiston oppimäärällä. Birkelandin auroraaliteoriaa ja terrelloja ei juuri mainittu. Hänen teorioitaan suorastaan pilkattiin.

” Chapman oli tutkijan nero ja erittäin arvostettu, mutta hän kieltäytyi hyväksymästä teoriaa, jota ei voitu todistaa. Koemittauksia oli mahdotonta tehdä avaruudessa ennen satelliittien tuloa. Birkelandin nerous koostui simuloinnista; siinä missä Chapman ja kaikki muut perustivat teoriansa vähempiin havaintoihin ja tilastollisiin malleihin, Birkeland simuloi avaruutta laboratoriossa. Kukaan ennen häntä ei ollut tehnyt tätä.”

vuonna 1967, sata vuotta Kristian Birkelandin syntymän jälkeen, Kansainvälinen Geomagnetismin ja Aeronomian liitto (IAGA) järjesti ensimmäisen Birkeland-symposiumin Sandefjordissa.

yhteensä 170 tutkijaa koko maailmasta käsitteli alan viimeisimpiä saavutuksia, joissa Birkeland oli ollut edelläkävijä.

revontulien lähteeksi ehdotettiin “Birkelandin virtauksia”.

” symposiumin avausvieras Chapman. Luulimme hänen ylistävän birkelandia, mutta hän ei ilmaissut itseään kovin diplomaattisin termein ja hän järkytti monia kuulijoita. Hän ei osannut sanoa mitään positiivista Birkelandin tutkimuksesta. Hänen mielestään Birkeland oli tuottanut faktojen ja virheiden sekoituksen.”

ensimmäiset havainnot satelliiteista oli jo kirjattu, mutta tietojen laatu oli vielä riittämätön.

vasta 1970-luvun alussa brittiläinen koulukunta hyväksyi todisteen siitä, että sähkövirrat virtasivat tavalla, jonka Birkeland oli 60 vuotta aiemmin teoretisoinut.

” mitä sanottavaa Chapmanilla sitten oli?”

” kesti jonkin aikaa, mutta hän pyysi lopulta anteeksi virhettään. Hänen kommenttinsa birkelandista muuttuivat vähemmän kriittisiksi, ja yhä useammat tutkijat alkoivat hyväksyä Birkelandin selityksen. Muutamaa vuotta myöhemmin Chapman kirjoitti Birkelandin saavuttaneen merkittäviä edistysaskeleita revontulien ja magneettisten myrskyjen selittämisessä, Egeland kertoo.

siitä ajasta, jolloin Birkeland kehitti revontuliteoriaansa, oli kulunut kuusikymmentä vuotta, kunnes teoria saatiin todistettua.

“vasta silloin tutkijat myönsivät, että Birkeland oli ollut oikeassa koko ajan”, sanoo Pål Brekke.

ehdolla Nobelin palkinnon saajaksi

Kristian Birkeland oli ehdolla Nobelin saajaksi kahdeksan kertaa, neljä kertaa kemiassa ja loput neljä kertaa fysiikassa. Hänelle ei kuitenkaan koskaan myönnetty palkintoa. Birkelandin kannalta oli valitettavaa, että Sam Eyde vaati, että Birkelandin olisi jaettava Nobel-palkinto hänen kanssaan. Tämä sulki pois kaikki mahdollisuudet saada palkinto.

” Sam Eyde ei ollut tiedemies, mutta tästä huolimatta hän oli paljon pakkomielteisempi palkinnon saamisesta kuin Birkeland. Eyde oli myös sitä mieltä, että jos hän ei saanut palkintoa, oli parasta, jos Birkeland ei saanut sitä myöskään.
vuonna 1994 Birkeland sai kuitenkin ansaitun kunnianosoituksen. Hänen muotokuvansa oli valittu Norjan 200 kruunun setelin etupuolelle.”

Birkelandin perintö

nykyisin Birkelandin professuuria hoitava professori Jøran Moen on Norjan johtavia revontulien ja maapallon ilmakehän yläosien tutkijoita.

” avaruustutkimus on osoittanut, että Birkeland oli uskomattoman visionääri. Hänen hypoteesinsa auringosta ja maailmankaikkeudesta saivat paljon huomiota sen jälkeen, kun satelliitit alkoivat paljastaa monia avaruuden salaisuuksia, Jøran Moen huomauttaa.

” minua kiehtoi aurinko-terrestiaalinen kytkentä ja Birkelandin henkilöhistoria. Hän on se, joka herätti norjalaisten kiinnostuksen aurinkotutkimukseen”, Pål Brekke sanoo.

nykyään ilmakehän tutkimuksia tehdään Oslon ja Tromssan yliopistoissa, Bergenin Birkeland-keskuksessa ja Huippuvuorten yliopistokeskuksessa (UNIS). Andøyan avaruuskeskus uloimmalla meren rannalla Vesterålenissa on myös tärkeä tukija. Tutkimusraketteja laukaistaan ja niiden avulla mitataan, miten aurinko vaikuttaa maan ilmakehään.

“kaikki tämä voi liittyä birkelandiin”, Pål Brekke toteaa ja lisää, että Norja – kiitos maan varhaisten ponnistelujen aurinkotutkimuksen alalla – oli mukana Nasan SOHO-satelliitissa, joka kiertää Aurinkoa vielä 22 vuoden jälkeenkin, japanilaisessa Hinode-satelliitissa ja amerikkalaisessa IRIS-satelliitissa. UIO: n teoreettisen astrofysiikan instituutti on näiden satelliittien tietojen säilyttäjä sen jälkeen, kun tieto on haettu avaruudesta svalsatin valtavien antennien kautta Huippuvuorilla.

se, että Norjasta tulisi auringon fysiikan johtava valtio, ei ollut ennustettavissa oleva kehitys, mutta Norja hyötyi Birkelandin perinnöstä. Omistamme koko hunajapurkin, Pål Brekke miettii.

ihmiskunta käyttää yhä enemmän teknologiaa, joka on altis aurinkomyrskyille. Kun revontulet ovat rajusti aktiivisia, sillä on vaikutusta navigointijärjestelmiimme.

suuri unelmamme on suunnitella avaruuteen sääasemia, jotka pystyvät ennustamaan aikoja, jolloin navigointiin voi luottaa.

” Birkeland on ollut tässä yhteydessä hyvin tärkeä. Hän perusti aivan ensimmäisen avaruustutkimuksen Norjaan. Koska Norjalla on erityisen hyvä sijainti, joka mahdollistaa koko revontulien vuorokausirytmin, Tromssan yöauringot ja Huippuvuorten päiväretket, meillä on ollut erinomaiset edellytykset jatkaa hänen työtään, jøran Moen toteaa.

hän lisää, että Birkeland ja hänen työtoverinsa olivat ensimmäiset tiedemiehet, jotka näkivät tarpeen yhdistää teoria, kokeet ja laskelmat. Nykyaikana näitä asioita pidetään nykyään itsestäänselvyyksinä kaikilla luonnontieteen aloilla.

yhä ratkaisematon ongelma

vaikka Kristian Birkelandin kuolemasta on nyt sata vuotta, kaikkia ilmakehän fysikaalisia mekanismeja ei vieläkään täysin ymmärretä.

yksi suurimmista haasteista on, miten selittää plasman turbulenssi. Plasma on kaasua, jossa on varautuneita atomeja. Koko ionosfääri, joka on eksosfäärin uloin kerros, koostuu plasmasta. Plasmaan vaikuttavat sähkömagneettiset kentät.

kun aurinkomyrskyt satavat maahan, ne aiheuttavat plasmassa turbulenssia. Tämä puolestaan muuttaa radio-ja GPS-signaalien suuntaa. Voidakseen ennustaa, millainen sää avaruudessa on, on ymmärrettävä, miten turbulenssi käyttäytyy.

aurinkomyrskyt sisältävät suuria määriä energiaa.

” turbulenssi on yksi tapa hajottaa energiaa. Energia ei koskaan häviä, vaan muuttuu jatkuvasti, kuten aalloiksi, epävakaudeksi tai lämmöksi. Valitettavasti tämä on peruskysymys klassisessa fysiikassa, emmekä täysin ymmärrä sitä, Jøran Moen myöntää.

turbulenssia on mahdotonta tutkia täältä maapallolta käsin. Lisäksi satelliitit ovat avaruudessa liian korkealla kiertoradalla. Ratkaisu on siis turbulenssin mittaaminen raketeilla. Viime vuosina Moen on laukaissut useita raketteja.

yksi raketti palauttaa mittaukset vain yhtä lentorataa pitkin.

” tarvitsemme kolmiulotteisia mittauksia.”

tämän ratkaisemiseksi Jøran Moen – yhteistyössä NASAn kanssa-aikoo nyt laukaista neljä rinnakkaista rakettia samanaikaisesti. Ne otetaan käyttöön vuodenvaihteessa 2018-2019.

” mitä Birkeland tekisi, jos hän olisi ollut elossa tänään?”

” olen miettinyt sitä paljon. Todennäköisesti hän olisi jatkanut sähkömagnetismin tutkimusta, koska se on ala, jolla on vielä paljon ratkaistavana olevia arvoituksia.”

” ymmärtääksemme ekstosfääriä (maan ilmakehää) meidän on ymmärrettävä enemmän sen yhteydestä auringon ilmakehään. Ymmärryksemme auringosta on yhä puutteellinen, emmekä edelleenkään pysty ennustamaan avaruuden säätä. Kun olemme ymmärtäneet tämän kaiken, pystymme ymmärtämään myös muiden planeettojen ilmakehää,jøran Moen toteaa.

aiheeseen liittyvä sisältö

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.