Физическая энциклопедия - плазма

отрицат. эл-нов и положит. ионов должны компенсировать друг друга так, чтобы полное поле внутри П. было равно нулю. Именно отсюда вытекает необходимость практически точного равенства плотностей эл-нов и ионов в П.её «к в а з и н е й т р а л ь н о с т и». Нарушение квазинейтральности в объёме, занимаемом П., ведёт к немедленному появлению сильных электрич.

полей пространств. зарядов, тут же восстанавливающих квазинейтральность. С т е п е н ь ю и о н и з а ц и и П. a наз. отношение числа ионизованных атомов к полному их числу в единице объёма П. Для многозарядных ионов следует учитывать кратность ионизации атомов. В зависимости от величины а говорят о слабо, сильно и полностью ионизованной П.

, для к-рой темп-ры всех компонент равны, наз. изотермической. Применительно к П. несколько необычный смысл (по сравнению с др. разделами физики) вкладывается в понятия «низкотемпературная» и «высокотемпературная». Низкотемпературной принято считать П. с Ti?105 К, а высокотемпературной П. с Ti»106-108 К и более. Это условное разделение связано с особой важностью высокотемпературной П.

Процессами в околоземной П. обусловлены магн. бури и полярные сияния. Отражение радиоволн от ионосферной П. обеспечивает возможность дальней радиосвязи на Земле. В лаб. условиях и пром. применениях П. образуется в электрическом разряде в газах (дуговом разряде, искровом разряде, тлеющем разряде и пр.), в процессах горения и взрыва, используется в плазменных ускорителях, магнитогидродинамических генераторах, в установках для исследования УТС.

Многими характерными для П. св-вами обладают совокупности эл-нов и дырок в полупроводниках и эл-нов проводимости (нейтрализуемых неподвижными положит. ионами) в металлах, к-рые поэтому наз. плазмой твёрдых тел. Её отличит. особенность возможность существования при сверхнизких для «газовой» П. темп-pax комнатной и ниже, вплоть до абс.

нуля темп-ры. Возможные значения плотности П. n расположены в очень широком диапазоне: от n=10-6см-3 в межгалактич. пространстве и n=10 в солнечном ветре до n=1022 для тв. тел и ещё больших значений в центр. областях звёзд. Термин «П.» в физике был введён в 1929 амер. учёными И. Ленгмюром и Л. Тонксом, проводившими зондовые измерения параметров низкотемпературной газоразрядной П.

изучение П. стимулировалось разл. практич. применениями П., развитием астрофизики и космофизики (наблюдение косм. П. и объяснение процессов в ней) и физики верхней атмосферы Земли особенно в связи с полётами косм. летат. аппаратов, а также интенсификацией исследований по проблеме УТС. Основные свойства плазмы. В резком отличии св-в П.

от св-в нейтр. газов определяющую роль играют два фактора. Во-первых, вз-ствие ч-ц П. между собой характеризуется кулоновскими силами притяжения и отталкивания, убывающими с расстоянием гораздо медленнее (т. е. значительно более «дальнодействующими»), чем силы вз-ствия нейтр. ч-ц. По этой причине вз-ствие ч-ц в П. является, строго говоря, не «парным», а «коллективным» одновременно взаимодействует друг с другом большое число ч-ц.

Во-вторых, электрич. и магн. поля очень сильно действуют на П., вызывая появление в П. объёмных зарядов и токов и обусловливая целый ряд специфич. св-в П. Эти отличия позволяют рассматривать П. как особое, четвёртое состояние в-ва. К важнейшим св-вам П. относится упомянутая выше квазинейтральность. Она соблюдается, если линейные размеры области, занимаемой П.

, много больше дебаевского радиуса экранирования (ее и ei заряды эл-нов и ионов, ne и ni электронная и ионная плотности; здесь и ниже используется абс. система единиц Гаусса; (см. СГС СИСТЕМА ЕДИНИЦ)). Следовательно, лишь при выполнении этого условия можно говорить о П. как таковой. Электрич. поле отд. ч-цы в П. экранируется ч-цами противоположного знака, т.

Это условие выполняется, когда число ч-ц в сфере радиуса D велико: ND=4/3 pD3n->1. В молнии T=2•104 К, n=2,5•1019 (плотность воздуха) и, следовательно, D=10-7 см, но ND=1/10. Рис. 1. Нарушение квазинейтральности плазмы на длине порядка дебаевского радиуса экранирования D. Такую П. наз. с л а б о н е и д е а л ь н о й. Помимо хаотич. теплового движения, ч-цы П.