Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Кристиан Олаф Бернхард Биркеланд
Аста Норрегаард Кристиан Биркеланд 1900.jpg
Портрет Асты Норрегаард , 1900 г.
Родившийся( 1867-12-13 )13 декабря 1867 г.
Христиания , Соединенное Королевство Швеции и Норвегии
Умер15 июня 1917 г. (1917-06-15)(49 лет)
Токио , Япония
Национальностьнорвежский язык
ГражданствоКоролевство Норвегия  (1867–1917)
ИзвестенБиркеланд текущий
процесс Биркеланда – Эйда
Исследование Coilgun Aurora borealis
Супруг (а)Ида Шарлотта Хаммер
Научная карьера
ПоляФизика
УчрежденияКоролевский университет Фредерика

Кристиан Олаф Бернхард Биркеланд (13 декабря 1867-15 июня 1917) был норвежским ученым . Его лучше всего помнят за его теории атмосферных электрических токов, которые пролили свет на природу северного сияния . Для того , чтобы финансировать свои исследования на сияний, он изобрел электромагнитную пушку и процесс Birkeland-Eyde в фиксации азота из воздуха. Биркеланд семь раз номинировался на Нобелевскую премию . [1] [2]

Жизнь и смерть [ править ]

Биркеланд родился в Христиании ( сегодня Осло ) в семье Рейнарта Биркеланда и Ингеборга (урожденная Эге) [3] и написал свою первую научную работу в возрасте 18 лет. Биркеланд женился на Иде Шарлотте Хаммер в мае 1905 года. У них не было детей и из-за Из-за того, что Биркеланд был занят своей работой, они развелись в 1911 году [4].

Страдая от тяжелой паранойи из-за того, что он использовал Веронал в качестве снотворного, он умер при загадочных обстоятельствах в своей комнате в отеле Seiyoken в Токио, когда навещал коллег по Токийскому университету . Вскрытие показало, что Биркеланд принял 10 г веронала в ночь своей смерти вместо рекомендованных 0,5 г. Время смерти было определено в 7 часов утра 15 июня 1917 года. [1] Некоторые авторы утверждали, что он покончил жизнь самоубийством. [5] «На тумбочке лежал револьвер». [6]

Исследование [ править ]

Кристиан Биркеланд

Биркеланд организовал несколько экспедиций в высокоширотные районы Норвегии, где он установил сеть обсерваторий под полярными сияниями для сбора данных о магнитном поле . Результаты Норвежской полярной экспедиции, проводившейся с 1899 по 1900 год, содержали первое определение общей картины электрических токов в полярной области на основе измерений магнитного поля земли. Открытие рентгеновских лучей вдохновило Биркеланда на разработку вакуумных камер для изучения влияния магнитов на катодные лучи. Биркеланд заметил, что электронный луч, направленный на намагниченную терреллубыл направлен к магнитным полюсам и образовал световые кольца вокруг полюсов и пришел к выводу, что полярное сияние может быть создано аналогичным образом. Он разработал теорию, в которой энергичные электроны выбрасывались из солнечных пятен на солнечной поверхности, направлялись к Земле и направлялись в полярные регионы Земли с помощью геомагнитного поля, где они создавали видимое сияние . По сути, это теория полярного сияния сегодня.

Биркеланд предложил в 1908 году в своей книге «Норвежская полярная экспедиция за полярное сияние 1902–1903» [7], что полярные электрические токи, которые сегодня называют авроральными электроджетами , были связаны с системой токов, которые текли вдоль силовых линий геомагнитного поля в полярную область и из нее. . Такие продольные токи известны сегодня как токи Биркеланда в его честь. Он представил диаграмму продольных токов в книге, и эта диаграмма была воспроизведена на оборотной стороне норвежской банкноты 7-й серии номиналом 200 крон в правом нижнем углу, а его терреллаЭксперимент показан спереди слева, а справа - портрет Биркеланда. Книга об экспедиции 1902–1903 годов содержит главы о магнитных бурях на Земле и их связи с Солнцем , происхождении самого Солнца, кометы Галлея и колец Сатурна .

Представление Биркеланда о том, что сейчас известно как Биркеландские течения, стало источником споров, которые продолжались более полувека, поскольку их существование не могло быть подтверждено только наземными измерениями. Его теория оспаривалась и высмеивалась в то время как второстепенная теория со стороны основных ученых [1] [8], наиболее известной из которых был выдающийся британский геофизик и математик Сидней Чепмен.который отстаивал общепринятую точку зрения, согласно которой токи не могут пересекать космический вакуум, и поэтому токи должны создаваться Землей. Теория Биркелэнд о Авроры по- прежнему освобождаются от господствующих астрофизиков после его смерти в 1917 году была особенно ратовал шведским ученым плазмы Альфвен , [9] , но работа Альфвена в свою очередь , также спорного Чапмен. [10]

Доказательство теории полярного сияния Биркеланда пришло только в 1967 году, после того, как в космос был отправлен зонд. Важнейшие результаты были получены со спутника ВМС США 1963-38C, запущенного в 1963 году и оснащенного магнитометром над ионосферой . [11] Магнитные возмущения наблюдались почти на каждом пролете над высокоширотными регионами Земли. Первоначально они были интерпретированы как гидромагнитные волны, но позже выяснилось, что они были вызваны продольными токами или токами Биркеланда.

Масштабы исследовательских предприятий Биркеланда были таковы, что финансирование стало непреодолимым препятствием. Понимая, что технологическое изобретение может принести богатство, он разработал электромагнитную пушку и вместе с некоторыми инвесторами основал компанию по производству огнестрельного оружия. Пушка работала, за исключением того, что прогнозируемая им высокая дульная скорость (600 м / с) не была произведена. Максимум, который он мог получить от своей самой большой машины, составлял 100 м / с, что соответствовало разочаровывающей дальности полета снаряда всего в 1 км. Поэтому он переименовал устройство в воздушную торпеду.и устроили демонстрацию с явной целью продать компанию. Во время демонстрации одна из катушек замкнулась и образовала сенсационную индукционную дугу, полную шума, пламени и дыма. Это был первый отказ любой из пусковых установок, построенных Биркеландом. Его легко могли отремонтировать и устроить очередную демонстрацию.

Однако судьба вмешалась в виде инженера по имени Сэм Эйде . На званом обеде всего неделю спустя Эйд сказал Биркеланду, что существует промышленная потребность в самой большой вспышке молнии, которая может быть сброшена на Землю для производства искусственных удобрений . Биркеланд ответил: «Оно у меня!» Больше не было попыток продать компанию по производству огнестрельного оружия, и он работал с Эйдом достаточно долго, чтобы построить плазменную дугу для процесса фиксации азота . Пара работала над созданием прототипа печи конструкции, которая была экономически выгодна для крупномасштабного производства. Образовавшаяся в результате компания Norsk Hydro чрезвычайно обогатила Норвегию, а Биркеланд тогда получил адекватное финансирование для исследований, которые были его единственным реальным интересом.

Процесс Биркеланда – Эйде относительно неэффективен с точки зрения потребления энергии. Таким образом, в 1910 - х и 1920 - х годов, он постепенно заменен в Норвегии комбинацией процесса Haber и процесса Оствальда .

В 1913 году Биркеланд, возможно, был первым, кто предсказал повсеместное распространение плазмы в космосе. Он писал: «Кажется естественным следствием нашей точки зрения предположение, что все пространство заполнено электронами и летающими электрическими ионами всех видов. Мы предположили, что каждая звездная система в эволюции выбрасывает в космос электрические корпускулы. Поэтому не кажется неразумным думать, что большая часть материальных масс во Вселенной находится не в солнечных системах или туманностях, а в «пустом» пространстве ». [7]

В 1916 году Биркеланд был, вероятно, первым, кто успешно предсказал, что солнечный ветер ведет себя так же, как и все заряженные частицы в электрическом поле: «С физической точки зрения наиболее вероятно, что солнечные лучи не являются исключительно отрицательными или положительными лучами, но обоих видов ". [12] [13] Другими словами, Солнечный ветер состоит как из отрицательных электронов, так и из положительных ионов.

Кристиан Биркеланд и его эксперимент с терреллой

Первая полная карта статистического расположения токов Биркеланда в полярной области Земли была разработана в 1974 г. А. Дж. Змуда и Дж. К. Армстронг и уточнена в 1976 г. Т. Иидзимой [14] и Т. А. Потемрой [15] [16] [17].

Как ученый с широкими интересами, Биркеланд присоединился к контрольной комиссии NSFPS (= Норвежское общество психических исследований). К 1922 году в число 299 членов общества входили такие люди, как премьер-министр Гуннар Кнудсен , а также широкий круг врачей, профессоров и судовладельцев. Общество устраивало кружки, экспериментируя с танцевальными столами и автоматическим письмом , но привлекало больше внимания, проводя контролируемые эксперименты с приглашенными иностранными медиумами . В 1912 году якобы медиум Этта Вридт из Детройта , известная своей «духовной трубой », была разоблачена как мошенница. «Труба» миссис Вридт должна была говорить «духовным голосом», среди прочего,Hypatia , [18] но в Норвегии «трубные удары» представляли собой взрывы, произведенные калием и водой . Профессор Биркеланд воскликнул по этому поводу: «Я предположительно против всех сожжений ведьм , но крохотное сожжение в честь миссис Вридт не помешало бы». [19]

Наследие [ править ]

Теория Биркеланда о полярном сиянии была в конечном итоге подтверждена и принята как правильная.

Пример одного из его экспериментов изображен на левой лицевой стороне предыдущей версии банкноты в 200 норвежских крон ; На нем изображена намагниченная террелла , имитирующая Землю, подвешенную в откачанной камере. Лицо Биркеланда появляется во второй раз в виде водяного знака в пустом пространстве над рисунком Терреллы, а его рудиментарная магнитосфера появляется на спине, но видна только в ультрафиолетовом свете. Кольцо, окружающее магнитный полюс, изображенное на обратной стороне банкноты, похоже на узоры, предсказанные Биркеландом и недавно показанные со спутников. Его рисунок того , что стало известно как Birkeland течениями из его книги, Норвежский Аврора Поларис экспедиции 1902-1903 , [7] показан на оборотной стороне банкноты справа.

В 2017 году Yara International заказала Yara Birkeland , который станет первым в мире автономным судном, названным в честь Birkeland. Он будет введен в эксплуатацию в 2018 г. и будет полностью автономным к 2020 г. [20]

Цитаты [ править ]

Представляется естественным следствием нашей точки зрения предположение, что все пространство заполнено электронами и летающими электрическими ионами всех видов. - Кристиан Биркеланд 1913 [7] : 720
Очень немногие одинокие пионеры добираются до высот, которые раньше не посещались. . . они создают условия жизни человечества, и большинство из них живет своим трудом. - Кристиан Биркеланд [1] : 285

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б в г Люси Джаго (2001). Северное сияние . Нью-Йорк: Альфред А. Кнопф. ISBN 978-0-375-40980-6.
  2. ^ Potemra, TA (1997). «Вклад Кристиана Биркеланда в космическую физику». Геомагнетизм и аэрономия с историческими примерами. Информационные бюллетени IAGA . 29/1997: 107. Bibcode : 1997gash.conf..107P .
  3. ^ Хоккей, Томас (2009). Биографическая энциклопедия астрономов . Издательство Springer . ISBN 978-0-387-31022-0. Проверено 22 августа 2012 года .
  4. ^ Профессор Альф Эгеланн. "Олав Кристиан Бернхард Биркеланд" . Исследовательская группа по физике плазмы и космоса, Университет Осло .
  5. ^ Murdin, P. (2001). «Биркеланд, Кристиан (1868–1917)». В Мурдине, П. (ред.). Энциклопедия астрономии и астрофизики . Энциклопедия астрономии и астрофизики . п. 5443. Bibcode : 2001eaa..bookE5443. . DOI : 10.1888 / 0333750888/5443 . ISBN 978-0-333-75088-9.
  6. ^ Джон Густавсен (1 февраля 2016 г.). «Хальдде». Klassekampen . п. 32.
  7. ^ a b c d Биркеланд, Кристиан (1908). Норвежская экспедиция "Аврора Полярная" 1902–1903 гг . Нью-Йорк и Христиания (ныне Осло): H. Aschehoug & Co. распечатанный, полный текст онлайн
  8. ^ Шустер, Артур (март 1912 г.). «Происхождение магнитных бурь». Труды Королевского общества А . 85 (575): 44–50. Bibcode : 1911RSPSA..85 ... 44S . DOI : 10,1098 / rspa.1911.0019 .
  9. ^ Альфвен, Ханнес (1939), «Теория магнитных бурь и от Aurorae», К. Свена. Ветенскапсакад. Handl ., Ser. 3, т. 18, нет. 3, стр. 1, 1939. Перепечатано частично с комментариями AJ Dessler и J. Wilcox в Eos, Trans. Являюсь. Geophys. Un ., Т. 51, стр. 180, 1970 год.
  10. Перейти ↑ Chapman, S. and Bartels, J. (1940) Geomagnetism , Vols. 1 и 2, Clarendon Press, Oxford.
  11. ^ Ператт, AL; Питер, В .; Снелл, CM (1990). "Трехмерное моделирование спиральных галактик" частицы в ячейках ". Труды симпозиума 140 ИнАУ, 19-23 июня 1989 года . Галактические и межгалактические магнитные поля . 140 . С. 143–150. Bibcode : 1990IAUS..140..143P . DOI : 10.1007 / 978-94-009-0569-6_43 . ISBN 978-0-7923-0705-1.
  12. ^ "Являются ли солнечные корпускулярные лучи, которые проникают в атмосферу Земли, отрицательными или положительными лучами?". Videnskapsselskapets Skrifter, I Mat - Naturv. Класс №1 . Христиания, 1916 год.
  13. ^ Эгеланд, Альв; Берк, Уильям Дж. (2005). Кристиан Биркеланд: первый ученый-космонавт . Спрингер, Дордрехт, Нидерланды. п. 80 . ISBN 9781402032943. Солнечные корпускулярные лучи, которые проникают в атмосферу Земли, являются отрицательными или положительными лучами.
  14. ^ Сато, Т .; Иидзима, Т. (1979). «Первичные источники крупномасштабных течений Биркеланда». Обзоры космической науки . 24 (3): 347–366. Bibcode : 1979SSRv ... 24..347S . DOI : 10.1007 / BF00212423 . S2CID 119848803 . 
  15. ^ Potemra, TA (1978). «Наблюдение за течениями Биркеланда с помощью спутника TRIAD». Астрофизика и космическая наука . 58 (1): 207–226. Bibcode : 1978Ap & SS..58..207P . DOI : 10.1007 / BF00645387 . S2CID 119690162 . 
  16. ^ Potemra, TA (1985). «Продольные (Биркеландские) токи». Обзоры космической науки . 42 (3–4): 295–311. Bibcode : 1985SSRv ... 42..295P . DOI : 10.1007 / BF00214990 . S2CID 120382629 . 
  17. ^ Potemra, TA (1988). «Биркеландские токи в магнитосфере Земли» . Астрофизика и космическая наука . 144 (1–2): 155–169. Bibcode : 1988Ap и SS.144..155P . doi : 10.1007 / BF00793179 (неактивен 14 января 2021 г.).CS1 maint: DOI неактивен с января 2021 г. ( ссылка )
  18. ^ Кинг, Джон С. (1920) Рассвет пробужденного разума . Нью-Йорк, Компания Джеймса А. Макканна
  19. ^ Emberland Терье и Pettersen, Arnfinn (2006) "Религия для ванной пу TID", стр. 257-8 в Åpent Sinn Эллер Hol я Оттенок? , Гуманист, Осло, ISBN 82-92622-16-0 
  20. ^ "Первый в истории автономный корабль с нулевым уровнем выбросов" . Yara International. 9 мая 2017 . Проверено 25 июля 2017 года .

Дальнейшее чтение [ править ]

Книги [ править ]

  • Полный текст Норвежской экспедиции Aurora Polaris 1902–1903 гг. (158 МБ)
  • Кристиан Биркеланд, первый ученый-космонавт (2005) ISBN 1-4020-3293-5 Эгеланд, Алв, Берк, Уильям Дж. 
  • Люси Джаго (2002). Северное сияние . Лондон: Penguin Books. ISBN 0-14-029015-X ISBN 9780140290158   

Статьи [ править ]

  • Другие статьи из Системы астрофизических данных НАСА
  • Egeland, A .; Леер, Э. (1986). «Профессор Кр. Биркеланд: его жизнь и работа». IEEE Transactions по науке о плазме . 14 (6): 666–677. Bibcode : 1986ITPS ... 14..666E . DOI : 10.1109 / TPS.1986.4316617 . ISSN  0093-3813 . S2CID  24859758 .

Внешние ссылки [ править ]