Ved forskningsfronten
På 1890-tallet eksperimenterte mange fysikere med såkalte katoderør, nesten lufttomme glassrør som det går negativt ladde partikler gjennom. Conrad Wilhelm Röntgen oppdaget i 1895 at slike rør, i kombinasjon med høyspent strøm, avga en spesiell stråling som gjorde at han kunne «se» knoklene i hånden sin. Kristian Birkeland var den første som demonstrerte røntgenstråler i Norge, og han oppdaget at katoderørene også hadde andre anvendelser. Når de ble utsatt for magnetisme oppstod et fenomen som hadde «en forbausende likhet» med nordlyset.
Nordlysgåten
Med utgangspunkt i sine røntgeneksperimenter framsatte Birkeland i 1896 en hypotese om hvordan nordlyset kunne forklares. Han så for seg verdensrommet som et gigantisk katoderør, der sola og jorda var elektrodene. Elektrisk ladde partikler fra sola ble fanget inn av magnetfeltet rundt jorda og ledet mot polområdene. Når partiklene kolliderte med gassene i jordas atmosfære «tentes» nordlyset på himmelen. Hypotesen var i hovedsak riktig. Den bygget på likheten Birkeland hadde observert mellom det kunstige nordlyset i laboratoriet og det virkelige fenomenet i naturen.
Terrella-forsøkene
Etter flere års arbeid i laboratoriet gjennomførte Birkeland en ekspedisjon for å studere nordlyset fra en fjelltopp i Finnmark. Ved hjemkomsten høsten 1900 innledet han de såkalte terrella-forsøkene. I stedet for enkle katoderør fikk han spesiallaget store glasskamre som forestilte verdensrommet. Inne i kamrene plasserte han en liten, magnetisert kule – en terrella – som forestilte jordkloden. Kamrene gjorde det mulig å etterligne en rekke kosmiske fenomener i tillegg til nordlyset. Terrella-forsøkene var svært spektakulære og bidro til markedsføringen av Birkelands forskning.
