Redigerer Kristian Birkeland (avsnitt)

=== Forskning på katodestråler ===
{{Multiple image|align=right|direction=vertikal|width=200|lang=no|image1=Katódsugarak mágneses mezőben(1).jpg|caption1=Katodestrålerør med malteserkors i form av en utstanset stålplate. |image2=Katódsugarak mágneses mezőben(2).jpg|caption2=Når katodestrålen tennes oppstår en skygge av malteserkorset. Noe som viser at elektornene beveger seg i rette linjer.|image3=Katódsugarak mágneses mezőben(3).jpg|caption3=Når katodestrålen utsettes for en magnet (over) avbøyes strålen og skyggen av malteserkorset dras oppover}}

I 1895 ble [[radioaktivitet]] og røntgenstråler oppdaget, noe som ga Birkeland inspirasjon til å finne ut implikasjoner av Maxwells ligninger på utladninger i små vakuumkammere. I forbindelse med dette fikk han frem lysfenomener som lignet på nordlys. Han arbeidet med dette vinteren 1895–1896, da han var tilbake i Kristiania, og kom frem til en ny teori om nordlys. Dette resulterte i fire artikler i 1896, der Birkeland for første gang foreslo at nordlys hadde sitt opphav fra [[Katodestråle|katodestråler]], altså ladede partikler, ut fra [[Solflekk|solflekker]]. Disse skyldtes prosesser inne i [[solen]]. Noen av disse ladede partiklene mente han vil komme inn i jordens [[magnetfelt]] og bli ledet mot polarområdene. Dermed skjer det utladninger når partiklene kommer inn i [[jordens atmosfære]], noe som gir synlige lysfenomener. Imidlertid brukte han ikke ordet katodestråler før i 1908, men ut fra hvordan deres baner avbøyes i magnetiske felt, forstod han at de måtte være negativt [[Elektrisk ladning|elektrisk ladet]]. Med denne utgivelsen i 1896, var det første gang noen kom opp med en slik teori om nordlyset. Han kalte disse partiklene for «en fjerde tilstand for materien». Senere, i 1920-årene, ga [[Irving Langmuir]] (1881–1957) denne fjerde [[Aggregattilstand|tilstanden]] navnet «[[Plasma (fysikk)|plasma]]».<ref>[[#EgBu|Egeland og Burke: ''The First Space Scientist'' side 28–29.]]</ref>

Katodestråler var første gang frembrakt i laboratorier rundt 1850, i flasker der luften var pumpet ut. Birkeland anvendte også slike flasker og brukte mye tid på dette rundt 1895. På denne tiden var det fortsatt et uavklart spørsmål om katodestrålene var elektromagnetiske bølger eller partikler. Siden elektromagnetiske bølger ikke lar seg påvirke av [[Magnetfelt|magnetiske]] eller [[Elektrisk felt|elektriske felt]], ville Birkeland studere katodestråler i magnetiske felt. Han konstaterte at katodestråler ledes mot magnetiske poler. Denne oppdagelsen ble publisert i artikler på fransk, tysk og engelsk, og ble ansett som svært viktig.<ref>[[#EgBu|Egeland og Burke: ''The First Space Scientist'' side 30–31.]]</ref><ref>[[#PB|Brekke: ''Nordlysets far'' side 18.]]</ref>

Mellom 1896 og 1898 publiserte Birkeland seks artikler om katodestråler som utsettes for magnetfelter. Blant annet var han den første til å finne ut at graden av avbøyning bare er avhengig av [[Elektrisk spenning|elektrodespenningen]], altså spenningen mellom positiv og negativ elektrode, forutsatt konstant magnetisk felt. Birkeland var også i denne tiden opptatt av katodestråler i verdensrommet. Han søkte Stortinget om finansiering av et forsøk på å sende prøveballonger med fotografiske plater opp i atmosfæren for å finne ut hvor dypt ned i atmosfæren disse strekker seg. Dette ble ikke innvilget.<ref name=EgBu32>[[#EgBu|Egeland og Burke: ''The First Space Scientist'' side 30–31.]]</ref> 

Under disse eksperimentene med katodestråler i 1896 lagde han også kunstige nordlys. Disse artet seg som gassutladninger i katodestrålerør. Han fikk laget et slikt lite rør eller flaske, som han kalte «nordlyskrukke».<ref name=EgBu32/>

Fra 1899 til 1910 fikk han Jørgen Dietrichson (1867–1911) som frivillig assistent. Han var pensjonert gymnasrektor og var svært dedikert til disse praktiske laboratorieundersøkelsene. Blant annet utviklet han metoder for å utvikle mer effektive metoder for å lage katodestråler.<ref>[[#EgBu|Egeland og Burke: ''The First Space Scientist'' side 32–33.]]</ref> 

Da Birkeland drev med sine katodestråleksperimenter i 1890-årene, var det ingen som visste hva disse strålene egentlig var. Heller ikke [[elektrisitet]] kunne en forklare hva var. Birkeland konkluderte med at katodestrålene måtte være negative [[Elektrisk ladning|ladninger]], men han gjorde ikke noe for å måle deres ladning. [[Joseph John Thomson]] (1856–1940) holdes for å være den som oppdaget [[elektron]]et i 1897. Det finnes imidlertid historikere som argumenterer for at Birkeland og den tyske fysikeren [[Emil Wiechert]] (1861–1926) også skulle ha blitt kreditert for denne oppdagelsen.<ref>[[#EgBu|Egeland og Burke: ''The First Space Scientist'' side 33–34.]]</ref>