Ein Forscherleben für das Polarlicht

Der norwegische Wissenschafter Kristian Birkeland

Vor gut hundert Jahren will ein junger Forscher das Mysterium des Polarlichts lüften. Ein Visionär mit vielen zündenden Ideen, aber auch bitteren Misserfolgen - hin und her gerissen zwischen Himmelsfeuer und Höllenqual.

Kristian Birkeland (Originalfoto)
Kristian Birkeland (Originalfoto) Quelle: ZDF

Anfang Februar 1897 macht sich der norwegische Wissenschaftler Kristian Birkeland erstmals auf den Weg: Mit ein paar enthusiastischen Studenten zieht er mit dem Schlitten in Richtung Nordkap. Sein Ziel: Er will das Geheimnis der Polarlichter lüften. Die Expedition ist gefährlich: Auf der Strecke nach Norden sind nur wenige Jahre zuvor zwei Männer ums Leben gekommen, weil sie mitten im Sommer von einem Schneesturm überrascht wurden. Genau dies passiert auch Birkelands Expedition: Auch sie waren dem Tod durch Erfrieren bedrohlich nah, das Vorhaben scheiterte.

Leidenschaft für die Forschung

Birkeland war als Physiker seiner Zeit meilenweit voraus: Mit 30 Jahren ist er bereits Professor an der Universität in Kristiania, dem heutigen Oslo. Die Zeitungen berichten regelmäßig vom sogenannten "boy professor" und seinen neuesten Errungenschaften. Im Untergeschoss des Instituts experimentiert Birkeland unermüdlich mit Strahlen aus geladenen Teilchen. Von ihm stammt auch das erste Röntgenbild, das in Norwegen aufgenommen wird: Die Hand eines Kollegen.

In Vakuumröhren will der Professor Vorgänge im Universum simulieren. Die Erde wird dabei von einer kleinen magnetisierten Kugel vertreten. Birkeland ahnt: Vom Magnetfeld der Erde werden geladene Teilchen eingefangen, die von der Sonne kommen. Diese Teilchen sind seiner Meinung nach am Entstehen des Nordlichts entscheidend beteiligt.

Observatorium auf dem Haldde-Toppen
Observatorium auf dem Haldde-Toppen Quelle: ZDF

Birkelands Magnetfeld-Observatorium

Um seine unglaubliche Theorie zu beweisen, plant der Weltraumpionier schon bald die nächste Expedition: Wieder soll sie in den hohen Norden und den tiefsten Winter führen. Nur 150 Kilometer vom Nordkap entfernt, oberhalb einer Kupfermine, haben Grubenarbeiter eine kleine, steinerne Festung errichtet. Auf dem ungeschützten Haldde-Toppen richtet Birkeland mit seinen Helfern ein provisorisches Observatorium ein. Unter seinem Dach finden die magnetischen Messungen statt. Birkeland nutzt dafür ein trickreiches Verfahren, das selbst kleinste Störungen des Erdmagnetfeldes sichtbar macht.

Erfindungen am laufenden Band

Die Störung des Magnetfeldes und die Entstehung der Nordlichter sind für Birkeland untrennbar miteinander verbunden. Zudem stellt er fest, dass die Lichter weit höher am Himmel tanzen als bislang vermutet. Dort oben müssen gewaltige elektrische Ströme fließen. Ströme, die aus geladenen Teilchen bestehen, die von der Sonne kommen.Der Forschungsbericht ist eine Sammlung nüchterner Zahlen, Tabellen und Kurven - und markiert erst den Anfang der Nordlicht-Forschung: Kristian Birkeland will noch mehr über die Störungen des Erdmagnetfelds wissen: Über Höhe, Ausdehnung und Bewegung der Nordlichter.

Karte: Vier Nordlicht-Beobachtungsstationen von Birkeland
Karte: Vier Nordlicht-Beobachtungsstationen von Birkeland Quelle: ZDF

Was Birkeland plant, ist einmalig: Mit einer Beobachtungsstation auf Haldde, einer weiteren auf der russischen Halbinsel Nowaja Semlia, der dritten auf dem norwegischen Archipel Svalbard in Spitzbergen und der vierten schließlich in Island.

Der Forscher als Industrieeller

Um seine Nordlicht-Forschungen bezahlen zu können, betätigt sich Birkeland auch als Erfinder: 1901 entwickelte er eine elektromagnetische Kanone mit schwerem Projektil. Sie nimmt das Prinzip von Transrapid und Teilchenbeschleuniger vorweg. Bei einer Präsentation der neuen Waffe vor Kollegen und potentiellen Kunden gab es einen Kurzschluss von 10.000 Ampere. Die Menschen im Festsaal fielen in Ohnmacht - eine Katastrophe, obgleich das Projektil sein Ziel getroffen hatte, die Waffe also funktionierte.Birkeland trifft außerdem Sam Eyde, einen einflussreichen und wohlhabenden Ingenieur. Eine fruchtbare Zusammenarbeit beginnt: Birkeland brachte kurz nach dem Treffen das erste Patent zur Düngemittelherstellung durch Gewinnung von Stickstoff aus der Luft auf den Weg. Birkelands "elektrischer Flammenofen" gerät zur Keimzelle des künftigen Unternehmens. In der glühend heißen Zone zwischen zwei Elektroden wird Luft sozusagen verbrannt und dabei Stickstoffoxid gewonnen.

Damit macht der norwegische Professor den Weg frei für die großindustrielle Herstellung von Dünger. Sam Eyde hat mittlerweile die Nutzungsrechte an Wasserfällen erworben, um den riesigen Energiebedarf der neuen Firma zu decken. Innerhalb kürzester Zeit entsteht südwestlich von Oslo das größte hydroelektrische Kraftwerk Norwegens. Für den Nobelpreis werden die Firmengründer von Norsk Hydro mehrfach vorgeschlagen, haben ihn aber nie erhalten.

Dem Stress nicht gewachsen

Der wissenschaftliche Fortschritt von Norsk Hydro lastet allein auf Birkelands Schultern. Diesem Stress ist er bald nicht mehr gewachsen: Häufig greift er zu schweren Beruhigungsmitteln und zieht sich mehr und mehr aus dem Unternehmen zurück.

In den nächsten Jahren arbeitet der Physiker fieberhaft an seiner Polarlicht-Forschung, widmet sich auch der Sonne und fernen Planeten, den dunklen Flecken auf unserem Zentralgestirn und den Ringen des Saturns. 1913 zieht es ihn nach Afrika: Er reist durch den Sudan und nach Ägypten, wo er das fahle Zodiakallicht erforscht.

Dann bricht der Erste Weltkrieg aus. Mit dem Schiff will der Norweger über Japan in seine Heimat zurück. Während seines Aufenthalts in Japan ist Birkeland wiederholt benommen, vermutlich war er manisch depressiv. Gut einen Monat nach seiner Ankunft in Japan fand man ihn tot in seinem Hotel. In seinem Zimmer standen ein Bierglas, halb gefüllt mit Whiskey, und zwei Gramm seines Beruhigungsmittels. Er starb ein halbes Jahr vor seinem fünfzigsten Geburtstag.

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