Kristian Birkeland - Kristian Birkeland

Kristian Olaf Bernhard Birkeland
Asta Norregaard Kristian Birkeland 1900.jpg
Retrato de Asta Nørregaard , 1900
Nascer ( 1867-12-13 )13 de dezembro de 1867
Faleceu 15 de junho de 1917 (15/06/1917)(49 anos)
Tóquio , Japão
Nacionalidade norueguês
Cidadania Reino da Noruega  (1867–1917)
Conhecido por Birkeland atual
Processo de Birkeland – Eyde
Pesquisa sobre a Substorm de Vento Solar Aurora Borealis Coilgun


Cônjuge (s) Ida Charlotte Hammer
Carreira científica
Campos Física
Instituições The Royal Frederick University

Kristian Olaf Bernhard Birkeland (13 de dezembro de 1867 - 15 de junho de 1917) foi um cientista norueguês . Ele é mais lembrado por suas teorias sobre as correntes elétricas atmosféricas que elucidaram a natureza da aurora boreal . Para financiar sua pesquisa sobre as auroras, ele inventou o canhão eletromagnético e o processo Birkeland-Eyde de fixar o nitrogênio do ar. Birkeland foi indicado ao Prêmio Nobel sete vezes.

Vida e morte

Birkeland nasceu em Christiania ( hoje Oslo ) filho de Reinart Birkeland e Ingeborg (nascida Ege) e escreveu seu primeiro artigo científico aos 18 anos. Birkeland casou-se com Ida Charlotte Hammer em maio de 1905. Eles não tinham filhos e, devido à preocupação de Birkeland com seu trabalho, eles se divorciaram em 1911.

Sofrendo de paranóia severa devido ao uso de barbital como um auxílio para dormir, ele morreu em circunstâncias misteriosas em seu quarto no Hotel Seiyoken em Tóquio, enquanto visitava colegas na Universidade de Tóquio . Uma autópsia revelou que Birkeland havia tomado 10 g de barbital na noite em que morreu, em vez dos 0,5 g recomendados. A hora da morte foi estimada em 7 da manhã de 15 de junho de 1917. Alguns autores afirmam que ele cometeu suicídio. "Na mesa de cabeceira estava um revólver".

Pesquisa

Kristian Birkeland

Birkeland organizou várias expedições às regiões de alta latitude da Noruega, onde estabeleceu uma rede de observatórios sob as regiões aurorais para coletar dados de campo magnético . Os resultados da Expedição Polar Norueguesa conduzida de 1899 a 1900 continham a primeira determinação do padrão global de correntes elétricas na região polar a partir de medições do campo magnético terrestre. A descoberta dos raios X inspirou Birkeland a desenvolver câmaras de vácuo para estudar a influência dos ímãs nos raios catódicos. Birkeland notou que um feixe de elétrons direcionado a uma terrela magnetizada foi guiado em direção aos pólos magnéticos e produziu anéis de luz ao redor dos pólos e concluiu que a aurora poderia ser produzida de maneira semelhante. Ele desenvolveu uma teoria na qual elétrons energéticos eram ejetados de manchas solares na superfície solar, direcionados para a Terra e guiados para as regiões polares da Terra pelo campo geomagnético onde eles produziram a aurora visível . Esta é essencialmente a teoria da aurora hoje.

Birkeland propôs em 1908 em seu livro The Norwegian Aurora Polaris Expedition 1902–1903 que as correntes elétricas polares, hoje chamadas de eletrojatos aurorais , eram conectadas a um sistema de correntes que fluíam ao longo de linhas de campo geomagnético para dentro e para fora da região polar. Essas correntes alinhadas ao campo são conhecidas hoje como correntes Birkeland em sua homenagem. Ele forneceu um diagrama de correntes alinhadas ao campo no livro, e este diagrama foi reproduzido na parte de trás da nota da 7ª série de 200 coroas norueguesas no canto inferior direito, e seu experimento terrella é mostrado na frente à esquerda com um retrato de Birkeland à direita. O livro sobre a expedição de 1902–1903 contém capítulos sobre tempestades magnéticas na Terra e sua relação com o Sol , a origem do próprio Sol, o cometa de Halley e os anéis de Saturno .

A visão de Birkeland sobre o que agora é conhecido como correntes de Birkeland se tornou a fonte de uma controvérsia que continuou por mais de meio século, porque sua existência não pôde ser confirmada apenas por medições feitas no solo. Sua teoria foi contestada e ridicularizada na época como uma teoria marginal por cientistas convencionais, mais notoriamente pelo eminente geofísico e matemático britânico Sydney Chapman, que defendeu a visão dominante de que as correntes não podiam cruzar o vácuo do espaço e, portanto, as correntes tinham que ser geradas pela Terra. A teoria da aurora de Birkeland continuou a ser rejeitada pelos astrofísicos convencionais após sua morte em 1917. Foi notavelmente defendida pelo cientista de plasma sueco Hannes Alfvén , mas o trabalho de Alfvén, por sua vez, também foi contestado por Chapman.

A prova da teoria da aurora de Birkeland só veio em 1967, depois que uma sonda foi enviada ao espaço. Os resultados cruciais foram obtidos do satélite da Marinha dos Estados Unidos 1963-38C, lançado em 1963 e carregando um magnetômetro acima da ionosfera . Perturbações magnéticas foram observadas em quase todas as passagens sobre as regiões de alta latitude da Terra. Estas foram originalmente interpretadas como ondas hidromagnéticas, mas em análises posteriores percebeu-se que eram devidas a correntes alinhadas com o campo ou de Birkeland.

A escala dos empreendimentos de pesquisa de Birkeland era tal que o financiamento se tornou um obstáculo avassalador. Reconhecendo que a invenção tecnológica pode trazer riqueza, ele desenvolveu um canhão eletromagnético e, com alguns investidores, formou uma empresa de armas de fogo. O coil-gun funcionou, exceto que as altas velocidades da boca que ele previu (600 m / s) não foram produzidas. O máximo que ele conseguiu obter de sua maior máquina foi de 100 m / s, correspondendo a um alcance decepcionante de projéteis de apenas 1 km. Então, ele renomeou o dispositivo como torpedo aéreo e organizou uma demonstração com o objetivo expresso de vender a empresa. Na demonstração, uma das bobinas entrou em curto e produziu um arco indutivo sensacional completo com ruído, chama e fumaça. Esta foi a primeira falha de qualquer um dos lançadores que Birkeland havia construído. Poderia facilmente ter sido consertado e outra manifestação organizada.

No entanto, o destino interveio na forma de um engenheiro chamado Sam Eyde . Em um jantar, apenas uma semana depois, Eyde disse a Birkeland que havia uma necessidade industrial do maior relâmpago que pudesse ser trazido à Terra para fazer fertilizante artificial . A resposta de Birkeland foi: "Peguei!" Não houve mais tentativas de vender a empresa de armas de fogo, e ele trabalhou com Eyde apenas o tempo suficiente para construir um dispositivo de arco de plasma para o processo de fixação de nitrogênio . A dupla trabalhou para desenvolver o protótipo do forno em um projeto que fosse economicamente viável para a fabricação em grande escala. A empresa resultante, Norsk Hydro , enriqueceu enormemente a Noruega, e Birkeland então obteve financiamento adequado para pesquisa, seu único interesse real.

O processo Birkeland-Eyde é relativamente ineficiente em termos de consumo de energia. Portanto, nas décadas de 1910 e 1920, foi gradualmente substituído na Noruega por uma combinação do processo Haber e do processo Ostwald .

Em 1913, Birkeland pode ter sido o primeiro a prever que o plasma era onipresente no espaço. Ele escreveu: "Parece ser uma consequência natural de nossos pontos de vista supor que todo o espaço está cheio de elétrons e íons elétricos voadores de todos os tipos. Presumimos que cada sistema estelar em evoluções lança corpúsculos elétricos para o espaço . Não parece irracional, portanto, pensar que a maior parte das massas materiais no universo é encontrada, não nos sistemas solares ou nebulosas, mas no espaço 'vazio'. "

Em 1916, Birkeland foi provavelmente a primeira pessoa a prever com sucesso que o vento solar se comporta como todas as partículas carregadas em um campo elétrico: "Do ponto de vista físico, é mais provável que os raios solares não sejam exclusivamente negativos nem positivos, mas de ambos os tipos ". Em outras palavras, o vento solar consiste em elétrons negativos e íons positivos.

Kristian Birkeland e sua experiência terrella

O primeiro mapa completo da localização estatística das correntes de Birkeland na região polar da Terra foi desenvolvido em 1974 por AJ Zmuda e JC Armstrong e refinado em 1976 por T. Iijima e TA Potemra

Como um estudioso com amplos interesses, Birkeland se juntou à comissão de controle da NSFPS (Sociedade Norueguesa de Pesquisa Psíquica). Os 299 membros da sociedade incluíam, em 1922, pessoas como o primeiro-ministro Gunnar Knudsen , bem como uma ampla gama de médicos, professores e armadores. A sociedade organizou círculos experimentando mesas dançantes e escrita automática , mas atraiu mais atenção organizando experimentos controlados com médiuns estrangeiros convidados . Em 1912, foi a suposta médium Etta Wriedt de Detroit , famosa por seu " trompete espiritual ", que foi denunciada como uma fraude. A "trombeta" da Sra. Wriedt deveria estar falando com a "voz espiritual" de, entre outros, Hypatia , mas na Noruega os "toques de trombeta" foram expostos como explosões produzidas por potássio e água . O professor Birkeland exclamou naquela ocasião: "Supostamente sou contra todas as queimadas de bruxas , mas uma pequenina em homenagem à Sra. Wriedt não estaria no caminho."

Legado

A teoria da aurora de Birkeland foi finalmente confirmada e aceita como correta.

Um exemplo de um de seus experimentos está representado na frente esquerda de uma versão anterior da nota de 200 coroas norueguesas ; mostra uma terrela magnetizada , simulando a Terra, suspensa em uma câmara evacuada. O rosto de Birkeland aparece uma segunda vez em uma marca d'água no espaço em branco acima do desenho da terrela, e sua magnetosfera rudimentar aparece na parte de trás, mas só é visível sob luz ultravioleta. O anel que circunda o pólo magnético representado no verso da nota de banco é semelhante aos padrões previstos por Birkeland e mostrados mais recentemente por satélites. Seu desenho do que ficou conhecido como correntes de Birkeland de seu livro, The Norwegian Aurora Polaris Expedition 1902–1903 , é mostrado no verso da nota à direita.

Em 2017, a Yara International encomendou o Yara Birkeland , que será o primeiro navio autônomo do mundo e tem o nome de Birkeland. Entrará em serviço em 2018 e será totalmente autônomo em 2020.

Citações

Parece ser uma consequência natural de nossos pontos de vista assumir que todo o espaço está cheio de elétrons e íons elétricos voadores de todos os tipos. - Kristian Birkeland 1913
Poucos pioneiros solitários chegam a lugares altos nunca antes visitados. . . eles criam as condições de vida da humanidade e a maioria vive do trabalho. - Kristian Birkeland

Referências

Leitura adicional

Livros

Artigos

links externos