Кристиан Биркеланд
 | Вы можете помочь дополнить эту статью текстом, переведенным из соответствующей статьи на норвежском языке . (Ноябрь 2018 г.) Нажмите [показать], чтобы просмотреть важные инструкции по переводу. |
Кристиан Олаф Бернхард Биркеланд | |
|---|---|
 Портрет Асты Норрегаард , 1900 год. | |
| Рожденный | 13 декабря 1867 г. |
| Умер | 15 июня 1917 г. (49 лет) Токио , Япония |
| Национальность | норвежский |
| Гражданство | Королевство Норвегия (1867–1917) |
| Известный | Биркеландское течение Процесс Биркеланда – Эйда Исследования северного сияния Койлган Солнечный ветер суббуря |
| Супруг | Ида Шарлотта Хаммер |
| Научная карьера | |
| Поля | Физика |
| Учреждения | Королевский университет Фредерика |
Кристиан Олаф Бернхард Биркеланд (родился 13 декабря 1867 — 15 июня 1917) — норвежский космический физик , изобретатель и профессор физики Королевского университета Фредрикса в Осло. Его лучше всего помнят за его теории атмосферных электрических токов, которые прояснили природу северного сияния . Чтобы финансировать свои исследования полярных сияний, он изобрел электромагнитную пушку и процесс Биркеланда-Эйда по фиксации азота из воздуха. Биркеланд семь раз номинировался на Нобелевскую премию . [1] [2]
Жизнь и смерть
[ редактировать ]Биркеланд родился в Христиании ( ныне Осло ) в семье Рейнарта Биркеланда и Ингеборг (урожденной 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 озабоченности Биркеланда своей работой они развелись в 1911 году. [4]
Страдая от тяжелой паранойи из-за использования барбитала в качестве снотворного, он умер при загадочных обстоятельствах в своей комнате в отеле Seiyoken в Токио во время посещения коллег в Токийском университете . Вскрытие показало, что Биркеланд в ночь своей смерти принял 10 г барбитала вместо рекомендованных 0,5 г. Время смерти было оценено в 3 часа ночи 15 июня 1917 года. [1] Некоторые авторы утверждали, что он покончил жизнь самоубийством. [5] «На тумбочке лежал револьвер». [6]
Исследовать
[ редактировать ]
Биркеланд организовал несколько экспедиций в высокоширотные регионы Норвегии, где создал сеть обсерваторий в полярных регионах для сбора данных о магнитном поле . Результаты Норвежской полярной экспедиции, проводившейся с 1899 по 1900 год, содержали первое определение глобальной картины электрических токов в полярной области по измерениям наземного магнитного поля. Открытие рентгеновских лучей вдохновило Биркеланда на разработку вакуумных камер для изучения влияния магнитов на катодные лучи. Биркеланд заметил, что электронный луч, направленный на терреллу , модель Земли, состоящую из сферического магнита, направлялся к магнитным полюсам и создавал световые кольца вокруг полюсов, и пришел к выводу, что полярное сияние может быть создано аналогичным способом. Он разработал теорию, согласно которой энергичные электроны выбрасывались из солнечных пятен на поверхности Солнца, направлялись к Земле Земли , где они создавали видимые области. в полярные регионы и направлялись геомагнитным полем полярное сияние . По сути, это теория полярного сияния сегодня.
Биркеланд предложил это в 1908 году в своей книге «Норвежская экспедиция Полярного сияния 1902–1903 годов». [7] что полярные электрические токи, сегодня называемые авроральными электроджетами , были связаны с системой токов, которые текли вдоль силовых линий геомагнитного поля в полярную область и обратно. Такие продольные токи сегодня известны как токи Биркеланда в его честь. Он представил в книге диаграмму продольных токов, и эта диаграмма была воспроизведена на оборотной стороне норвежской банкноты 200 крон 7-й серии в правом нижнем углу, а его эксперимент с терреллой показан на лицевой стороне слева с портретом. Биркеланда справа. Книга об экспедиции 1902–1903 годов содержит главы, посвященные магнитным бурям на Земле и их связи с Солнцем , происхождению самого Солнца, комете Галлея и кольцам Сатурна .
Представление Биркеланда о том, что сейчас известно как течения Биркеланда, стало источником споров, которые продолжались более полувека, поскольку их существование не могло быть подтверждено только на основе наземных измерений. Его теория в то время оспаривалась и высмеивалась как маргинальная теория . ведущими учёными [1] [8] наиболее известен выдающийся британский геофизик и математик Сидни Чепмен , который отстаивал общепринятое мнение о том, что токи не могут пересекать космический вакуум и, следовательно, токи должны создаваться Землей. Теория полярного сияния Биркеланда продолжала отвергаться ведущими астрофизиками после его смерти в 1917 году. Ее особенно отстаивал шведский ученый-плазмолог Ханнес Альфвен , [9] но работа Альфвена, в свою очередь, также оспаривалась Чепменом. [10]
Доказательство теории полярного сияния Биркеланда появилось только в 1967 году, после того как зонд был отправлен в космос. Решающие результаты были получены со спутника ВМС США 1963-38C, запущенного в 1963 году и несущего магнитометр над ионосферой . [11] Магнитные возмущения наблюдались почти при каждом пролете над высокоширотными районами Земли. Первоначально они были интерпретированы как гидромагнитные волны, но в ходе более позднего анализа выяснилось, что они возникли из-за продольных токов или токов Биркеланда.
Масштаб исследовательских предприятий Биркеланда был таков, что финансирование стало непреодолимым препятствием. Понимая, что технологические изобретения могут принести богатство, он разработал электромагнитную пушку и вместе с некоторыми инвесторами основал компанию по производству огнестрельного оружия. Катушка работала, но предсказанная им высокая начальная скорость (600 м/с) не была достигнута. Максимальная скорость, которую он мог получить от своей самой большой машины, составляла 100 м/с, что соответствует разочаровывающей дальности полета снаряда всего в 1 км. Поэтому он переименовал устройство в воздушную торпеду и устроил демонстрацию с явной целью продать компанию. Во время демонстрации одна из катушек закоротилась и образовала сенсационную индуктивную дугу с шумом, пламенем и дымом. Это был первый отказ любой из пусковых установок, построенных Биркеландом. Его легко можно было отремонтировать и организовать еще одну демонстрацию.
Однако вмешалась судьба в лице инженера по имени Сэм Эйд . Всего через неделю на званом обеде Эйд сказал Биркеланду, что существует промышленная потребность в самой большой вспышке молнии, которую можно доставить на Землю для производства искусственных удобрений . Ответ Биркеланда был: «Оно у меня есть!» Попыток продать компанию по производству огнестрельного оружия больше не было, и он работал с Эйдом лишь достаточно долго, чтобы построить плазменно-дуговое устройство для процесса фиксации азота . Пара работала над разработкой прототипа печи и созданием конструкции, которая была бы экономически выгодна для крупномасштабного производства. Образовавшаяся компания Norsk Hydro чрезвычайно обогатила Норвегию, а Биркеланд затем получил адекватное финансирование для исследований, которые были его единственным реальным интересом.
Процесс Биркеланда-Эйда относительно неэффективен с точки зрения энергопотребления. Поэтому в 1910-х и 1920-х годах в Норвегии его постепенно заменила комбинация процесса Габера и процесса Оствальда .
В 1913 году Биркеланд, возможно, был первым, кто предсказал, что плазма распространена в космосе повсеместно. Он писал: «Кажется, естественным следствием нашей точки зрения является предположение, что все пространство заполнено электронами и летающими электрическими ионами всех видов. Мы предположили, что каждая звездная система в ходе 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 человеком, который 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 ни исключительно отрицательными, ни положительными лучами, но обоих видов». [12] [13] Другими словами, солнечный ветер состоит как из отрицательных электронов, так и из положительных ионов.
Первая полная карта статистического расположения течений Биркеланда в полярном регионе Земли была разработана в 1974 году А. Дж. Змуда и Дж. К. Армстронгом и уточнена в 1976 году Т. Иидзимой. [14] и Т.А. Потемра [15] [16] [17]
Как ученый с широкими интересами Биркеланд вошел в состав контрольной комиссии NSFPS (Норвежского общества 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 экспериментов с танцевальными столами и автоматическим письмом , но больше внимания привлекало проведение контролируемых экспериментов с приглашенными иностранными медиумами . В 1912 году предполагаемая медиум Этта Ридт из Детройта , известная своей «духовной трубой », была разоблачена как мошенница. «Труба» г-жи Вридт должна была говорить «духовным голосом», в частности, Гипатии , [18] но в Норвегии «трубные удары» были представлены как взрывы, произведенные калием и водой . Профессор Биркеланд воскликнул по этому поводу: «Я, наверное, против любого сожжения ведьм , но даже малейшее сожжение в честь миссис Вридт не помешало бы». [19]
Наследие
[ редактировать ]Биркеланда Теория полярного сияния в конечном итоге была подтверждена и признана правильной.
Пример одного из его экспериментов изображен на левой лицевой стороне предыдущей версии (выпущенной в 1994 году) норвежской банкноты в 200 крон ; [20] на нем изображена намагниченная террелла , имитирующая Землю, подвешенная в вакуумированной камере. Лицо Биркеланда во второй раз появляется в водяном знаке на пустом месте над рисунком терреллы, а его рудиментарная магнитосфера появляется на оборотной стороне, но видна только в ультрафиолетовом свете. Кольцо, окружающее магнитный полюс, изображенное на обратной стороне банкноты, похоже на узоры, предсказанные Биркеландом и показанные совсем недавно спутниками. Его рисунок того, что стало известно как течения Биркеланда , из его книги «Норвежская экспедиция Полярного сияния 1902–1903» . [7] изображен на оборотной стороне банкноты справа.
В 2017 году компания Yara International заказала Yara Birkeland , которое станет первым в мире автономным судном и будет названо в честь Биркеланда. Он вступит в строй в 2018 году и станет полностью автономным к 2020 году. [21]
Кавычки
[ редактировать ]- Кажется, естественным следствием нашей точки зрения является предположение, что все пространство заполнено электронами и летающими электрическими ионами всех видов. - Кристиан Биркеланд 1913 г. [7] : 720
- Очень немногие одинокие пионеры пробираются к высотам, которые ранее никогда не посещались. . . они создают условия жизни человечества, и большинство из них живет своим трудом. — Кристиан Биркеланд [1] : 285
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д Люси Джаго (2001). Северное сияние . Нью-Йорк: Альфред А. Кнопф. ISBN 978-0-375-40980-6 .
- ^ Потемра, Т.А. (1997). «Вклад Кристиана Биркеланда в космическую физику». Геомагнетизм и аэрономия на специальных исторических примерах. Информационные бюллетени IAGA . 29/1997: 107. Бибкод : 1997gash.conf..107P .
- ^ Хоккей, Томас (2009). Биографическая энциклопедия астрономов . Издательство Спрингер . ISBN 978-0-387-31022-0 . Проверено 22 августа 2012 г.
- ^ Профессор Альф Эгеланд. «Олав Кристиан Бернхард Биркеланд» . Исследовательская группа по физике плазмы и космоса, Университет Осло .
- ^ Мурдин, П. (2001). «Биркеланд, Кристиан (1868–1917)». В Мурдине, П. (ред.). Энциклопедия астрономии и астрофизики . п. 5443. Бибкод : 2001eaa..bookE5443. . дои : 10.1888/0333750888/5443 . ISBN 978-0-333-75088-9 .
- ^ Джон Густавсен (1 февраля 2016 г.). "Держал". Классовая борьба . стр. 32.
- ^ Jump up to: а б с д Биркеланд, Кристиан (1908). Норвежская экспедиция «Полярное сияние» 1902–1903 гг . Нью-Йорк и Христиания (ныне Осло): издание H. Aschehoug & Co. распродано, полный текст онлайн.
- ^ Шустер, Артур (март 1912 г.). «Происхождение магнитных бурь» . Труды Королевского общества А. 85 (575): 44–50. Бибкод : 1911РСПСА..85...44С . дои : 10.1098/rspa.1911.0019 .
- ^ Альфвен, Ханнес (1939), «Теория магнитных бурь и полярных сияний», К. Свен. Ветенскапсакад. Хэндл ., сер. 3, том. 18, нет. 3, с. 1, 1939. Частично перепечатано с комментариями А. Дж. Десслера и Дж. Уилкокса в Eos, Trans. Являюсь. Геофиз. Ун ., вып. 51, с. 180, 1970.
- ^ Чепмен, С. и Бартельс, Дж. (1940) Геомагнетизм , Vols. 1 и 2, Clarendon Press, Оксфорд.
- ^ Ператт, Алабама; Питер, В.; Снелл, CM (1990). «Трехмерное моделирование спиральных галактик частицами в ячейках». Материалы 140-го симпозиума МАС, 19–23 июня 1989 г. Том. 140. стр. 143–150. Бибкод : 1990IAUS..140..143P . doi : 10.1007/978-94-009-0569-6_43 (неактивен 22 июня 2024 г.). ISBN 978-0-7923-0705-1 .
{{cite book}}:|journal=игнорируется ( справка ) CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на июнь 2024 г. ( ссылка ) - ^ «Являются ли солнечные корпускулярные лучи, проникающие в атмосферу Земли, отрицательными или положительными лучами?». Виденскапсельскапец Срифтер, И Мат – Naturv. Класс №1 . Христиания, 1916 год.
- ^ Эгеланд, Альв; Берк, Уильям Дж. (2005). Кристиан Биркеланд: первый учёный-космонавт . Спрингер, Дордрехт, Нидерланды. п. 80 . ISBN 9781402032943 .
Солнечные корпускулярные лучи, проникающие в атмосферу Земли, являются отрицательными или положительными лучами.
- ^ Сато, Т.; Иидзима, Т. (1979). «Первоисточники крупномасштабных течений Биркеланда». Обзоры космической науки . 24 (3): 347–366. Бибкод : 1979ССРв...24..347С . дои : 10.1007/BF00212423 . S2CID 119848803 .
- ^ Потемра, Т. А. (1978). «Наблюдение течений Биркеланда со спутника ТРИАД». Астрофизика и космическая наука . 58 (1): 207–226. Бибкод : 1978Ap&SS..58..207P . дои : 10.1007/BF00645387 . S2CID 119690162 .
- ^ Потемра, Т. А. (1985). «Полевые (Биркеландские) токи». Обзоры космической науки . 42 (3–4): 295–311. Бибкод : 1985ССРв...42..295П . дои : 10.1007/BF00214990 . S2CID 120382629 .
- ^ Потемра, Т. А. (1988). «Токи Биркеланда в земной магнитосфере» . Астрофизика и космическая наука . 144 (1–2): 155–169. Бибкод : 1988Ap&SS.144..155P . дои : 10.1007/BF00793179 . S2CID 122300686 .
- ^ Кинг, Джон С. (1920) Рассвет пробудившегося разума . Нью-Йорк, Компания Джеймса А. Макканна
- ^ Эмберланд, Терье и Петтерсен, Арнфинн (2006) «Религия нового времени», стр. 257–8 в журнале Open Mind или Høl i hood? , Гуманист, Осло, ISBN 82-92622-16-0
- ^ Эгеланд, Альв (1999). «Давайте займемся финансами: более выдающиеся физики» . Физика сегодня . 52 (4): 15. Бибкод : 1999PhT....52d..15E . дои : 10.1063/1.882620 .
- ^ «Первое в истории автономное судно с нулевым уровнем выбросов» . Яра Интернешнл. 9 мая 2017 года. Архивировано из оригинала 26 июля 2017 года . Проверено 25 июля 2017 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]Книги
[ редактировать ]- Полный текст Норвежской экспедиции «Полярное сияние 1902–1903 гг.» (158 МБ)
- Кристиан Биркеланд, первый учёный-космонавт (2005) ISBN 1-4020-3293-5 Эгеланда, Альва, Берка, Уильяма Дж.
- Люси Джаго (2002). Северное сияние . Лондон: Книги Пингвина. ISBN 0-14-029015-X ISBN 9780140290158
Статьи
[ редактировать ]- Другие статьи из Системы астрофизических данных НАСА
- Эгеланд, А.; Леер, Э. (1986). «Профессор Кр. Биркеланд: его жизнь и работа». Транзакции IEEE по науке о плазме . 14 (6): 666–677. Бибкод : 1986ITPS...14..666E . дои : 10.1109/TPS.1986.4316617 . ISSN 0093-3813 . S2CID 24859758 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
