Kristian Birkeland er kjent for sin nordlysteori og for sin elektromagnetiske kanon. Denne kanonen ble brukt til oksidasjon av luftens nitrogen for fremstilling av salpetersyre og kalksalpeter, en oppdagelse som dannet grunnlaget for etablering av Norsk Hydro på Notodden i 1907.

Videre lesning fra www.snl.no:

Allerede med sitt første vitenskapelige arbeid, et studium av elektromagnetiske bølger, som førte til en generell løsning av Maxwells ligninger (1895), vakte Birkeland oppsikt. Etter oppdagelsen av katodestrålene ble han sterkt interessert i den eksperimentelle side av dette nye forskningsområdet. Studier av katodestrålers oppførsel i et magnetfelt var bakgrunnen for den nordlysteori som han lanserte i 1896. Birkeland hevder her at nordlyset skyldes katodestråler som sendes ut fra Solen. Disse blir trukket inn mot de magnetiske polene hvor de får atmosfæregassen til å lyse (se nordlys). For å bevise dette satte han i gang en undersøkelse av solflekkene.

Birkeland utførte en rekke laboratorieeksperimenter og organiserte ekspedisjoner for å studere opptreden av nordlys og sammenhengen mellom dette og forstyrrelser av Jordens magnetfelt. Hans laboratorieeksperimenter var for sin tid meget avanserte. I store utladningskar anbrakte han en liten magnetisert kule, en terrella (liten jord), som han bestrålte med katodestråler. Dette forårsaket lysfenomener som i opptreden og beliggenhet på kulen lignet nordlys. Han kunne også la kulen selv sende ut katodestråler, og fikk frem effekter som lignet på andre kosmiske fenomener, som Saturns ringer, zodiakallyset, spiraltåker osv.

Under sine tre nordlysekspedisjoner (1897, 1899–1900 og 1902–03) opprettet han også fire permanente observatorier, hvorav stasjonen på Stuoraháldi (1149 m o.h.) ved Kåfjord i Finnmark er den mest kjente. Den ble senere utvidet og var i drift frem til 1926.

Hovedresultatene fra Birkelands undersøkelser, både feltmålingene og laboratorieeksperimentene, er beskrevet i hans store hovedverk The Aurora Polaris Expedition 1902–03 (første del trykt i 1908, annen del i 1913). Her utvider og underbygger han sin nordlysteori fra 1896. Basert på kjennskap til katodestrålenes elektriske natur lanserte han også ideen om et system av elektriske strømmer i den øvre atmosfæren. Strømmene kunne forklare de magnetiske forstyrrelser som opptrer sammen med nordlys. Dette strømsystem bestod av sterke horisontale strømmer i nordlysområdene (elektrojet) som knyttes til det nære verdensrom ved strømmer som løper langs Jordens magnetfelt. Disse siste ble først eksperimentelt påvist ved satellittmålinger i slutten av 1960-årene, og kalles nå birkelandstrømmer.

Birkeland var uhyre rik på ideer. En tilfeldig iakttagelse ledet ham til konstruksjon av hans elektromagnetiske kanon, og et uhell ved en demonstrasjon av denne til oppdagelsen av det magnetiske vekselfelts evne til å spre ut en elektrisk lysbue til en flammeskive. Denne oppdagelse utnyttet han sammen med Sam Eyde til oksidasjon av luftens nitrogen for fremstilling av salpetersyre og kalksalpeter. Metoden beskrev han i Transactions of the Faraday Society (1906). (Se Birkeland-Eydes metode.) Den første ovn til denne prosessen var på 4 kW, de første anlegg i det store (30 000 kW) ble satt i gang på Notodden 1907 (Norsk Hydro).

Birkeland vendte seg deretter igjen til sine nordlys- og kosmisk-fysiske arbeider. For å studere zodiakallyset, og av helbredshensyn, tilbrakte han sine siste leveår i Egypt. På sin eiendom i Helouan ved Kairo bygde han observatorium og laboratorium, hvor han arbeidet inntil han sommeren 1917 ville reise hjem på grunn av sykdom. På hjemreisen via Japan, døde han i Tokyo.

I 1966 ble det utgitt et minnefrimerke med Birkelands portrett, og på 200 kronerseddelen, som kom i omløp 1994, er han portrettert, i tillegg til at hans terrella og nordlysovalen er avbildet.