クリスチャン・ビルケランド

クリスチャン・オラフ・ベルンハルト・ビルケランド
アスタ・ノレガード作の肖像画、1900年
生まれる	( 1867-12-13 )1867年12月13日 クリスチャニア、ノルウェー
死亡	1917年6月15日（1917-06-15）（49歳） 東京、日本
国籍	ノルウェー語
市民権	ノルウェー王国 （1867年～1917年）
知られている	ビルケランド流 ビルケラント・アイデ過程オーロラ の研究コイルガン太陽風サブストーム
配偶者	アイダ・シャーロット・ハマー
科学者としてのキャリア
フィールド	物理
機関	ロイヤルフレデリック大学

クリスチャン・オラフ・ベルンハルト・ビルケランド（1867年12月13日生まれ - 1917年6月15日）は、ノルウェーの 宇宙物理学者、発明家、オスロ王立フレドリク大学の物理学教授であった。彼は、オーロラの性質を解明した大気電流の理論で最もよく知られている。オーロラの研究資金を得るために、彼は電磁砲と空気中の窒素を固定するビルケランド・アイデ法を発明した。ビルケランドはノーベル賞に7回ノミネートされた。^{[1] [2]}

ビルケランドはクリスチャニア（現在のオスロ）でライナート・ビルケランドとインゲボルグ（旧姓エーゲ）の子として生まれ^[3]、18歳で最初の科学論文を執筆した。ビルケランドは1905年5月にイダ・シャルロッテ・ハマーと結婚した。2人の間には子供はおらず、ビルケランドが仕事に没頭していたため1911年に離婚した^[4]。

睡眠薬としてバルビタールを使用していたため、重度の妄想症に悩まされていたビルケランドは、東京大学の同僚を訪ねていた際、東京のホテル精養軒の自室で謎の死を遂げた。検死の結果、ビルケランドは死亡した夜に推奨されている0.5gではなく、10gのバルビタールを服用していたことが判明した。死亡時刻は1917年6月15日午前3時と推定された。^[1]自殺したと主張する著者もいる。^[5]「ナイトスタンドにはリボルバーが置いてあった」^[6]

ビルケランド博士はノルウェーの高緯度地域への探検隊を数回組織し、オーロラ領域の下に観測所のネットワークを構築して磁場データを収集しました。1899年から1900年にかけて実施されたノルウェー極地探検隊の成果には、地上の磁場測定から極地域の電流のグローバルパターンを初めて決定することが含まれていました。X線の発見は、ビルケランド博士が真空チャンバーを開発し、磁石が陰極線に与える影響を研究するきっかけとなりました。ビルケランド博士は、球状の磁石でできた地球の模型であるテラレラに向けられた電子ビームが磁極に導かれ、磁極の周りに光のリングを作り出すことに着目し、オーロラも同様の方法で作り出せると結論付けました。彼は、太陽表面の黒点から放出されたエネルギーの高い電子が地球に向かい、地磁気によって地球の極地域に導かれ、そこで目に見えるオーロラを作り出すという理論を展開しました。これが本質的に今日のオーロラの理論です。

ビルケランドは1908年に著書『ノルウェーのオーロラ・ポラリス探検隊1902-1903』^{[7]で、今日では}オーロラジェット電流と呼ばれる極電流が、地磁気線に沿って極地域に流入したり極地域から離れたりする電流システムに関連していると提唱した。このような沿磁力線電流は、彼にちなんで今日ではビルケランド電流と呼ばれている。彼は著書の中で沿磁力線電流の図を掲載し、この図はノルウェーの第7シリーズ200クローネ紙幣の裏面右下隅に再現され、彼のテレラ実験は表面左側に、右側にはビルケランドの肖像画が描かれている。1902-1903年の探検に関する著書には、地球の磁気嵐と太陽との関係、太陽自体の起源、ハレー彗星、土星の環に関する章が含まれている。

現在ビルケランド電流として知られるビルケランドの構想は、地上での測定だけではその存在を確認できなかったため、半世紀以上にわたって論争が続いた。当時、彼の理論は主流の科学者から異端の理論として異議を唱えられ、嘲笑された。 ^{[1] [8]}最も悪名高かったのは、著名なイギリスの地球物理学者で数学者の シドニー・チャップマンで、電流は宇宙の真空を越えることができず、したがって電流は地球によって発生しなければならないという主流の見解を主張した。ビルケランドのオーロラ理論は、1917年に彼が亡くなった後も、主流の天体物理学者から否定され続けた。この理論はスウェーデンのプラズマ科学者ハンネス・アルヴェーンによって特に支持されたが、^[9]アルヴェーンの研究もまたチャップマンによって異議を唱えられた。^[10]

ビルケランドのオーロラ理論が証明されたのは、1967年に探査機が宇宙に送り込まれた後のことでした。決定的な結果は、1963年に打ち上げられ、電離層上に磁力計を搭載した米海軍の衛星1963-38Cから得られました。^[11]磁気擾乱は、地球の高緯度地域を通過するたびにほぼ毎回観測されました。これは当初、磁気流体波と解釈されましたが、その後の分析で、沿磁力線電流またはビルケランド電流によるものであることが判明しました。

ビルケランド教授の研究事業は規模が大きく、資金調達が大きな障害となりました。技術的発明が富をもたらす可能性があることを認識した教授は、電磁砲を開発し、投資家とともに銃器会社を設立しました。コイル銃は機能しましたが、教授が予測した高い銃口速度 (600 m/s) は実現されませんでした。教授が開発した最大の機械で得られた最高速度は 100 m/s で、これはわずか 1 km という残念な射程距離に相当します。そこで教授は装置を航空魚雷と改名し、会社を売却するという明確な目的を持ってデモンストレーションを企画しました。デモンストレーションでは、コイルの 1 つがショートし、騒音、炎、煙を伴うセンセーショナルな誘導アークが発生しました。これは、教授が開発した発射装置の最初の故障でした。簡単に修理して、別のデモンストレーションを開催できたはずです。

しかし、運命はサム・アイデという名のエンジニアの形で介入した。わずか 1 週間後のディナー パーティーで、アイデはビルケランドに、人工肥料を作るために地上に落とせる最大の稲妻が産業界から必要だと伝えた。ビルケランドの返事は「あります!」だった。銃器会社を売却しようとする動きはそれ以上なく、ビルケランドは窒素固定プロセス用のプラズマ アーク装置を作るためにアイデと協力しただけだった。2 人はプロトタイプの炉を大規模生産に経済的に実行可能な設計に開発するために働いた。その結果生まれた会社、ノルスク ハイドロはノルウェーを大いに豊かにし、ビルケランドは研究のための十分な資金を得ることができた。研究こそが彼の唯一の関心事だった。

ビルケランド・アイデ法はエネルギー消費の点で比較的効率が悪いため、1910年代から1920年代にかけて、ノルウェーでは徐々にハーバー法とオストワルド法の組み合わせに置き換えられていった。

1913年、ビルケランドはおそらく宇宙のいたるところにプラズマが存在すると予測した最初の人物だった。彼は次のように書いている。「宇宙全体が電子とあらゆる種類の飛翔する電気イオンで満たされていると仮定するのは、我々の見解の自然な帰結であるように思われる。我々は、進化の過程で各恒星系が電気粒子を宇宙に放出すると仮定してきた。したがって、宇宙の物質の大部分は太陽系や星雲ではなく、「空の」空間にあると考えるのは不合理ではないように思われる。」^[7]

1916年、ビルケランドはおそらく太陽風が電場内の他の荷電粒子と同じように振る舞うことを予測した最初の人物だった。「物理的な観点からすると、太陽光線は負の放射線と正の放射線のどちらか一方だけというわけではなく、両方の種類がある可能性が高い」^{[12] [13]}言い換えれば、太陽風は負の電子と正のイオンの両方で構成されている。

地球の極域におけるビルケランド電流の統計的位置を示す最初の完全な地図は、1974年にAJズムダとJCアームストロングによって作成され、1976年に飯島孝太郎^[14]とTAポテムラ^{[15] [16] [17]によって改良された。}

幅広い関心を持つ学者として、ビルケランドはNSFPS（ノルウェー心霊研究協会）の管理委員会に参加した。1922年までに協会の会員数は299名となり、首相グンナー ・クヌーセンをはじめ、さまざまな医師、教授、船主が含まれていた。協会はダンステーブルや自動書記の実験を行うサークルを組織したが、招待した外国人霊能者による管理された実験を組織することで、より多くの注目を集めた。1912年、デトロイト出身の霊能者とされるエッタ・リートが詐欺師として暴露された。リート夫人の「トランペット」は、ヒュパティアなどの「霊の声」と話しているはずだったが[ 18 ^]、ノルウェーでは「トランペットの音」はカリウムと水による爆発であると暴露された。ビルケランド教授はそのとき、「私は魔女狩りにはすべて反対しているはずだが、ヴリード夫人に敬意を表してほんの少しだけ魔女狩りをしても邪魔にはならないだろう」と叫んだ^。[19]

ビルケランドのオーロラ理論は最終的に正しいと確認され、受け入れられました。

ビルケランド氏の実験の一例が、以前のバージョンの200クローネ紙幣（1994年発行）の左表面に描かれている。^[20]そこには、真空の部屋に吊るされた、地球を模した磁化されたテラレラ（地球を模した物体）が描かれている。テラレラの絵の上の空白部分には、ビルケランド氏の顔が透かし模様でもう一度現れ、裏面には彼が考案した原始的な磁気圏が描かれているが、これは紫外線を当てないと見られない。紙幣の裏面に描かれた磁極を取り囲むリングは、ビルケランド氏が予測し、最近では衛星によって示されたパターンに似ている。彼の著書『ノルウェーのオーロラ・ポラリス探検隊1902-1903』^{[7]に出てくる、後に}ビルケランド電流として知られるようになった絵は、紙幣の裏面右側に描かれている。

2017年、ヤラ・インターナショナルは世界初の自律航行船となるヤラ・ビルケランド号を^{発注した。同船はビルケランドにちなんで命名された。2018年に就航し、2020年までに完全自律航行となる予定である。 [21]}

宇宙全体が電子とあらゆる種類の飛翔する電気イオンで満たされていると仮定するのは、私たちの視点からすると自然な帰結であるように思われます。—クリスティアン・ビルケランド 1913 ^{[7] : 720}

ほんの一握りの孤独な開拓者が、かつて訪れたことのない高地へと進みます。彼らは人類の生活環境を創り出し、大多数の人々は彼らの働きで生計を立てています。—クリスチャン・ビルケランド^{[1] : 285}

• ノルウェーのオーロラ・ポラリス探検隊 1902-1903 の全文 (158 MB)
• クリスチャン・ビルケランド、最初の宇宙科学者 (2005) ISBN 1-4020-3293-5イーゲランド、アルヴ、バーク、ウィリアム J. 
• ルーシー・ジャゴ（2002年）。『ノーザンライツ』。ロンドン：ペンギンブックス。ISBN 0-14-029015 -X ISBN 9780140290158   

• NASA天体物理学データシステムからのその他の記事
• Egeland, A.; Leer, E. (1986). 「Kr. Birkeland教授：その生涯と業績」. IEEE Transactions on Plasma Science . 14 (6): 666–677. Bibcode :1986ITPS...14..666E. doi :10.1109/TPS.1986.4316617. ISSN  0093-3813. S2CID  24859758.

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