Olaf Kristian Bernhard Birkeland (1867–1917) var en norsk professor i fysikk ved Det Kongelige Fredriks Universitet i Oslo. Han gjorde banebrytende arbeid innenfor forståelsen av fenomener i verdensrommet, både rundt nordlys (latin: aurora borealis), og andre forhold.
I årene 1897–1903 ledet han tre ekspedisjoner til Finnmark, Island, Svalbard og Novaja Semlja for å studere nordlys og jordmagnetisme, og en mulig innvirkning på været. Birkelands nordlysforskning var forut for sin tid, og ikke før moderne satellitter og romsonder kunne brukes til målinger, ble hans teorier bekreftet. Magnetosfærens eksistens rundt jorden er også en av Birkelands tidlige teorier. Birkeland beskrev solstormer, og at en stor del av universet er usynlig interstellar masse, teorier som også er bekreftet i nyere tid. I dag betraktes Birkeland som den første romforsker, men i hans samtid ble hans teorier tilbakevist av mange ledende vitenskapsmenn.
Birkeland var sentral for utviklingen av Birkeland-Eyde-prosessen for fremstilling av salpeter til bruk som kunstgjødsel, et arbeid finansiert av ingeniøren og finansmannen Sam Eyde (1866–1940). Denne industriutviklingen dannet grunnlaget for Norsk Hydro. I tillegg hadde han patenter på en rekke forskjellige tekniske innretninger, som en strømbryter, komponenter for radiosending, fettherding, høreapparat, lysbueovn og avfallsbehandling. Birkelands motivasjon for anvendt forskning var industribygging og økonomisk utvikling, så vel som finansiering av grunnforskningen.
Han ble nominert fire ganger til Nobelprisen i kjemi og fire ganger til nobelprisen i fysikk, uten å få noen av dem. Birkeland bodde de siste årene av sitt liv i Egypt. I sine siste år var han mentalt ustabil; han var utslitt etter mange år med mye arbeid, lite søvn, motgang og alkoholmisbruk. Han døde i Tokyo i 1917, sannsynligvis etter en overdose med Veronal, et medikament brukt mot søvnløshet. Det er flere merkelige omstendigheter rundt hans død, og det er usikkert om han døde for egen hånd.
Birkeland var en stor inspirator, og mange av hans unge assistenter ble senere fysikkprofessorer. Flere av dem arbeidet innenfor astrofysikk, slik at disse akademiske miljøene utviklet seg videre etter hans død. I 2004 opprettet Universitetet i Oslo, inspirert av Kristian Birkelands arbeid, Birkeland Innovasjon, som skal hjelpe forskere med å patentere forskningsresultater.
Tidlige år og utdanning Familiebakgrunn og skolegang mini|Birkeland som barn.
Olaf Kristian Bernhard Birkeland ble født i Christiania som sønn av Reinert Tønnesen Birkeland (1838–99) og Inger Susanne Ege (1841–1913). Hans foreldre skrev fornavnet «Christian», men i voksen alder skrev han alltid «Kristian», og i publikasjoner «Kr. Birkeland»Egeland og Burke: The First Space Scientist side 2. Farens slekt kom fra gården Birkeland i dagens Flekkefjord kommune, Agder . Birkelands far hadde solgt gården og flyttet til Christiania, og for pengene hadde han startet et firma for eksport og import, drev skipsfart, og etablerte en butikk. Firmaet gikk godt de første 20 årene, helt til myndighetene innførte handelssanksjoner.Jago: Nordlysets gåte side 58.Egeland og Burke: The First Space Scientist side 17.
Birkeland hadde en to år eldre bror som het Tønnes Gunnar Birkeland (1865–1951). De vokste opp i en bygård i krysset mellom Langes gate og Nordal Bruns gate. Tønnes var atletisk og interessert i alle typer aktiviteter og sport gjennom hele livet. Kristian derimot var liten av vekst, ofte syk og måtte ha briller i ung alder. Han var en bygutt med lite kontakt med slektningene ute på landet. Kristian var interessert i kunnskap og spesielt matematikk, fysikk og kjemi. Foreldrene stimulerte interessene hans og kjøpte bøker. Lommepengene brukte han på verktøy og materialer, for å drive med eksperimenter. Blant annet ble han tidlig interessert i magnetisme, og kjøpte derfor magneter.Brekke: Nordlysets far side 10. Allerede som barn hadde han vitenskapelig intuisjon og sa at magnetisme kunne være noe han ville studere senere i livet.Egeland og Burke: The First Space Scientist side 18.
Da faren Reinerts forretninger begynte å gå dårlig, ble faren svært deprimert, og etter dette hadde han liten kontakt med Kristian og resten av familien. Reinert Birkeland døde i 1899 i en alder av 61 år. De siste ti årene av Reinerts liv var det Kristians mor, Inger, som måtte skaffe familien inntekter ved å drive mannens forretning videre.
Et annet kjent familiemedlem var Kristians fetter, Richard Birkeland (1879–1928), som ble utnevnt til professor i matematikk. Senere i livet fikk Kristian hjelp av Richard til å beregne Saturns ringer.Egeland og Burke: The First Space Scientist side 18–19.
Både Kristian og Richard ble elever ved Aars og Voss Latin- og Realskole. Dette var en av få skoler i Norge hvor ungdommene kunne lese realfag, og lære moderne språk istedenfor latin. Ved Aars og Voss skole hadde han matematikeren Elling Holst (1849–1915) som lærer. Som gymnasiast fikk han publisert to artikler i Tidsskrift for Matematik, som ble utgitt i Danmark. Allerede som 18-åring sendte han noen små artikler til Videnskabsselskabet i Kristiania; en av dem bar tittelen «Om en antall-geometrisk metode». Denne fikk Birkeland utgitt i 1914 sammen med matematikeren Thoralf Skolem (1887–1963), som første del av et større verk med tittel Une méthode énumérative de la géométrie.Egeland: Mennesket og forskeren side 10.Egeland og Burke: The First Space Scientist side 19.
Birkeland gjorde skolegangen raskt unna, og ble ferdig ved Aars og Voss skole i 1885, ett år tidligere enn broren. Han fikk toppkarakter i alle realfagene.
Siden Birkeland ikke på noe stadium i livet skrev dagbok, har hans biografer holdt seg til brev, andres dagboknotater og intervjuer med hans assistenter. Det en kjenner til fra hans barndom og skolegang, studier, ekteskap og privatliv er informasjon satt sammen av disse kildene.Egeland og Burke: The First Space Scientist side 9.
Universitetsstudier mini|Det Kongelige Fredriks Universitet. Universitetsbygningene ved Karl Johans gate. Den 2. september 1885, i en alder av 18 år, ble han immatrikulert ved Det Kongelige Fredriks Universitet. Etter de obligatoriske kursene i latin, gresk og filosofi, studerte han kjemi med kjemiprofessoren Peter Waage (1833–1900) som foreleser. Waage trodde først at Birkeland var en doven student, siden han så raskt gjorde ferdig arbeidet sitt, men fant senere ut at han var usedvanlig effektiv. Waage kontaktet foreldrene hans for å få dem til å påvirke sønnen til å studere kjemi.Egeland og Burke: The First Space Scientist side 21.Egeland: Mennesket og forskeren side 9.
Birkeland fortsatte imidlertid med matematikkstudier påfølgende år, med sin gamle lærer Holst som foreleser. Holst var da blitt utnevnt til professor, og han ansatte Birkeland som assistent. For å finansiere studiene og understøtte familien, tok Birkeland også ekstraarbeid som ekstralærer ved flere skoler og som privatlærer. Birkeland fikk den beste karakteren (preseterist) på sin reallærereksamen i 1890, som den eneste i sitt kull. Han fikk et anbefalingsbrev fra Holst, der hans uvanlige begavelse innenfor matematikk ble fremhevet. Holst trodde at Birkeland kunne bli en ny Niels Henrik Abel (1802–1829).Brekke: Nordlysets far side 12.Egeland: Mennesket og forskeren side 6.
Da han begynte som student ved Det Kongelige Fredriks Universitet, hadde han professor Oskar Emil Schiøtz (1846–1925) som foreleser i fysikk. Birkeland hadde under studiene mest kontakt med matematikeren Carl Anton Bjerknes (1825–1903). Han ble også påvirket av astronomen Hans Geelmuyden (1844–1920) og meteorologen Henrik Mohn (1835–1916).Egeland og Burke: The First Space Scientist side 13.
Birkeland fattet stor interesse for den britiske fysikeren James Clerk Maxwells (1831–1879) teorier om elektromagnetiske bølger og de såkalte Maxwells ligninger. Han interesserte seg også for laboratorieforsøkene som den tyske fysikeren Heinrich Rudolf Hertz (1857–1894) hadde beskrevet. Selv om fysikkundervisningen ved universitetet manglet elektromagnetisme i pensumet, valgte han å studere fysikk fremfor matematikk. Dette fordi han regnet det som lettere å studere matematikk på egen hånd.Egeland og Burke: The First Space Scientist side 22.
Birkeland hadde i forbindelse med eksperimenter med elektromagnetisk stråling sett en type stråler som gjorde at han kunne se sine egne knokler i hånden. Dette var noen måneder før Wilhelm Röntgen (1845–1923) annonserte at han hadde oppdaget denne typen stråler i 1885. Kort tid etter at Röntgen hadde publisert sin oppdagelse, bygget Birkeland et røntgenapparat som han demonstrerte som den første i Norge.Brekke: Nordlysets far side 22.
Fra sommeren 1890 til slutten av 1892 var han lærer ved sin gamle skole Aars og Voss. Ved siden av var han assistent for professorene Holst og Schiøtz, i tillegg til at han gjorde eksperimenter med radiobølger.
Giftermål med Ida Charlotte Hammer mini|Birkeland og hans kone Ida i deres hjem i Inkognitogaten
Birkeland giftet seg med lærerinne Ida Augusta Charlotte Hammer i mai 1905. Han hadde blitt kjent med henne under private middager og selskaper. Bryllupet vakte oppsikt fordi hennes religiøse familie ikke hadde møtt hennes tilkommende ektemann, han var yngre enn henne, hadde oppfunnet en kanon – og var i tillegg ateist. Hennes far, som var prest, ble spurt om å forrette, noe han nektet å gjøre. Ingen fra hennes nærmeste familie kom i bryllupet. De ble gift den 15. mai 1905. Birkeland, som ikke brukte å skrive ned avtaler, hadde den samme dagen gjort en avtale om å holde et foredrag for inviterte gjester. Dette oppdaget han ikke før det var for sent å avlyse arrangementet. Dermed måtte han etter endt foredrag hurtig komme seg fra universitetet til Frogner kirke der seremonien fant sted.Jago: Nordlysets gåte side 127–128.
Det var ikke tid til noen bryllupsreise, men Birkeland tok med sin nygifte kone til Notodden, der han ledet arbeidet med å sette opp en prøvefabrikk for kunstgjødsel.Jago: Nordlysets gåte side 129.
Ekteskapet ble ikke lykkelig. De ble separert i 1909, men de hadde sluttet å leve sammen lenge før det. I et brev til sin advokat skriver Birkeland at det var han selv som hadde skylden for at ekteskapet gikk i oppløsning. Birkeland satte av et fond slik at hans fraskilte kone skulle få utbetalt et beløp på 5000 kroner i året så lenge hun levde og var ugift. Dette tilsvarte årslønnen for en professor på denne tiden. Hun forble ugift resten av livet og døde i 1926.Egeland og Burke: The First Space Scientist side 144–145.
Forskning og vitenskapelig arbeid Starten på en akademisk karriere mini|Birkeland rundt den tiden han ble utnevnt til professor i fysikk.
mini|Birkeland fortografert utenfor universitetet med Carl Størmers spionkamera.
mini|Det første røntgenbildet tatt i Norge. Birkeland demonstrerte bruken av røntgenstråler med å ta dette bildet av fysiologiprofessor Sophus Torups hånd i 1896.
I januar 1893 ble Birkeland ansatt ved Det Kongelige Fredriks Universitet som stipendiat. Etter kort tid ble han tildelt et stipend for å studere i utlandet. Han var interessert i å studere de teoretiske sidene ved Maxwells ligninger, samt radiobølgeutbredelse. Først dro han til Paris og fikk en forskerstilling under fysikeren og matematikeren Henri Poincaré (1854–1912). Poincaré holdt han kontakt med helt til hans død i 1912.Egeland og Burke: The First Space Scientist side 22–23.
Birkeland var begeistret for Paris, og lærte seg snart fransk. Han leide en liten leilighet hvor vertinnen tok godt vare på ham. Hun klagde på at han arbeidet for mye og sov for lite. I et brev til sin venn Vilhelm Bjerknes (1862–1951) fortalte Birkeland at «jeg har vært i seng i fire dager uten å få sove etter et forferdelig fryseanfall på grunn av for mye arbeid».Egeland og Burke: The First Space Scientist side 23.