Ia kemudian membuat eksperimen menggunakan tabung hampa udara dan medan magnet untuk mengamati pengaruh magnet terhadap sinar katode. Melalui eksperimen ini, ia menyimpulkan bahwa elektron dari matahari—yang berasal dari bercak matahari—menyebar ke bumi, kemudian diarahkan oleh medan magnet bumi ke daerah kutub. Ketika partikel ini bertabrakan dengan atmosfer, terbentuklah cahaya aurora yang kita lihat di langit malam.
Namun, teori Birkeland saat itu ditertawakan oleh para ilmuwan lain. Banyak yang menganggap bahwa arus listrik tidak mungkin melintasi ruang angkasa. Salah satu penentangnya yang paling vokal adalah Sydney Chapman, ahli geofisika terkenal asal Inggris, yang bersikeras bahwa semua arus harus berasal dari bumi, bukan luar angkasa. Konsep “arus Birkeland” dianggap spekulatif dan tidak ilmiah.
Butuh waktu lebih dari 50 tahun sampai akhirnya teori Birkeland terbukti. Pada tahun 1967, satelit Angkatan Laut Amerika Serikat (1963-38C) mendeteksi gangguan magnetik saat melintasi wilayah kutub. Awalnya, gangguan ini dikira hanya gelombang hidromagnetik. Namun setelah dianalisis lebih lanjut, terbukti bahwa itu adalah arus listrik yang selama ini diyakini oleh Birkeland—yang kini dikenal sebagai arus Birkeland.