Szent Benedek-rendi katolikus gimnázium, Győr, 1939
16 egyiket egy áramforrás pozitiv sarkával kötötte össze — ez az anód, a másikat a negativ sarokkal — ez a katód. Ha a nagy edényből kiszivattyúzta a levegőt, és megindította az elektromos áramot, azok a jelenségek jöttek létre, amelyeket a ritkított levegőjű Crookes-csövekben szoktunk tanulmányozni. A katódról megindul egyenes vonalban a katódsugár, amely nagy sebességű elektronok áradatából áll. Ezek nekiütődtek a szemben elhelyezett Terella felszínének. Hogy a megérkezésüket meg lehessen látni, Birkeland bevonta a Terella felszínét bariumplatinzianürrel, amely a katódsugarak hatására fluoreszkál. Ha a Terella mágnese még nem működött, akkor a Terellának a katód felé fordított fele egyenletesen világított. Ha Birkeland gerjesztette a Terella mágnesét, csak egyes pontokban mutatkozott a Terella felszinén fény, és ezek a fénylő pontok gyűrű alakú övben vették körül a Terella mágneses sarkait. A kis Föld-modell mágneses ereje eltérítette utjukból az elektronsugarakat, és csak keskeny sávban engedte azokat a Terella felszínéhez jutni. Ennek a kísérletnek alapján Birkeland a következő elméletet állította fel. Az északi fényt a Napból érkező nagy sebességű elektronsugarak idézik elő. 4) Ezek behatolnak a Föld légkörébe, nekiütődnek a felső ritka levegőrétegek atomjainak és hatásukra ezek az atomok fényt bocsátanak ki, ahogy a reklámvilágításra használt neonlámpa neonatomjai is világítanak a beléjük ütköző elektronok hatására. Ha a Földnek nem lenne mágneses erőtere, a légkörnek Nap felé fordított oldalán mindenütt jelentkezne az északi fény csillogása, de a sokkal erősebb Napfény miatt ebből semmit sem látnánk. A Föld mágnessége lazonban eltéríti az elektronokat az utjukból, eljutnak a Földnek a Naptól elfordított oldalára, ahol este van, és ott hozzák létre az északi fényt. Az elmélet részletesebb matematikai kidolgozása Btörmer munkája. Rengeteg számítást végzett, hogy megállapítsa, milyen hatása van a Föld mágnességének a Napból jövő elektronok pályájára. Megállapította, hogy az elektronok egy részénél — amelyek távolabb haladnak a Földtől — csak meggörbül kissé a pálya, de az elektron azért tovarepül a Föld mellett. A mágneses egyenlítő síkjában érkező elektronokat azonban egészen körpályára kényszeríti a Föld úgy, hogy hatalmas gyűrűalakú elektronáram keletkezik a Föld körül 1—2 millió lem távolságban. A Birkeland-féle modellkísérletnél fénygyűrű árulta el ennek a köráramnak a helyét a Terella körül, de vannak olyan jelenségek, amelyek azt mutatják, hogy a Föld körül is megvan ez az áramgyűrű. (Lásd majd később az ionoszfáráról szóló fejezetben.) Az elektronok harmadik csoportját egész spirális pályára kényszeríti a Föld, és végleges foglyává teszi. Ezek már behatolnak a Föld légkörébe, legkönnyebben a mágneses sarkok körüli gyűrűbe, de minél nagyobb a sebességük, annál inkább el tudnak távolodni a sarkoktól, és közeledhetnek az egyenlítő felé. Ezek az elektronok azok, amelyek létrehoz4) Lehet, hogy a pozitiv töltésű hidrogén atommagok, a protonok is szerepelnek az északi lényt előidéző sugarakban.
