Плазма

Википедия — ирекле энциклопедия мәғлүмәте
Перейти к навигации Перейти к поиску
Плазма
Рәсем
Телгә алынған хеҙмәттәр Everspace[d]
Commons-logo.svg Плазма Викимилектә
Плазма лампаһы

Пла́зма (грек. πλάσμα «әүәленгән») — ионлаштырылған квазинейтраль газ. Ионлаштырылған газ составында ирекле электрондар, ыңғый һәм тиҫкәре зарядлы иондар бар. Киң мәғәнәлә алғанда плазмала теләһә ниндәй зарядлы киҫәксәләр булыуы мөмкин (мәҫәлән, кварк-глюон плазма). Система менән сағыштырғанда бәләкәй генә күләм эсендә зарядтар суммаһы нулгә тигеҙ булған плазма квазинейтраль тип атала, был зарядлы киҫәксәләр ағымының һәм плазманың (мәҫәлән, электрон йәки ион нурҙарынан) төп айырмаһы. Газ, юғары температураға тиклем йылытылған ваҡытта плазмаға әүерелә, был матдәнең дүртенсе торошо тип атала (матдәнең ҡаты, шайыҡ, газ хәлендә агрегат торошо була, плазма матдәнең дүртенсе агрегат хәле).

Газ киҫәксәләре хәрәкәтсән булғанға, плазма электр тогын үткәрергә һәләтле. Стационар шарттарҙа электр ҡыры тәьҫирендә плазма тирәләй даими экранлаштырылған электр ҡыры барлыҡҡа килә.

Зарядлы киҫәксәләрҙең температураһы нуль булмағанға күрә, арауыҡ эсендә плазманың квазинейтраллеге һаҡланмай.

Асыу тарихы[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

Матдәнең дүртенсе торошо барлығын 1879 йылда У. Крукс аса, 1928 йылда И. Ленгмюр «плазма» тип атай. Ленгмюр былай тип яҙа[1]:

Электрод тирәләй арауыҡта булған бер ни тиклем электрондарҙы иҫәпкә алмағанда, ионлаштырылған газ составында бер тигеҙ миҡдарҙа электрондар һәм зарядлы иондар бар, шуға күрә зарядтар суммаһы нулгә яҡын.

Зарядлы ион һәм электрондарҙан торған, электр заряды нулгә тигеҙ булған өлкәне билдәләү өсөн «плазма» терминын ҡулланабыҙ.

Плазма үҙенсәлектәрен өйрәнеүсе фән плазма физикаһы тип атала.

Төрҙәре[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

Бөгөнгө фекерҙәр буйынса, Ғаләмдә барион матдәнең күпселек өлөшөнөң фаза торошо (массаһы буйынса яҡынса 99,9 %) — плазма[2]. Бөтә йондоҙҙар плазманан торалар, һәм хатта улар араһындағы арауыҡ, бик һирәкләнгән булһа ла, плазма менән тулған (ҡарағыҙ: Йондоҙ-ара арауыҡ). Миҫалға, Юпитер планетаһы Ҡояш системаһының «плазма булмаған» хәлдәге (шыйыҡса, ҡаты һәм газ хәлендәге) бөтә матдәһен үҙендә туплаған. Шул уҡ ваҡытта Юпитерҙың массаһы Ҡояш системаһы массаһының бары тик яҡынса 0,1%-ын тәшкил итә, ә күләме — тағы ла әҙерәк: бары 10−15 %. Шуның менән бергә космик арауыҡты тултырған һәм билдәле бер электр зарядына эйә булған бик бәләкәй саң бөртөктәрен барыһын бергә үтә ауыр, зарядланған иондарҙан торған плазма итеп ҡарарға мөмкин (ҡарағыҙ: Саңлы плазма).

Плазманың иң типик формалары
Яһалма булдырылған плазма
Ерҙәге тәбиғи плазма
Ғаләм һәм астрофизик плазма

Үҙенсәлектәре һәм параметрҙары[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

Плазма билдәләмәһе[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

Плазма - ыңғай һәм кире зарядтарҙың тығыҙлығы ғәмәлдә бер иш тиерлек булған өлөшсәләрҙең бер өлөшө йәки тулыһынса ионлаштырылған газ. Плазма түбәндәге үҙенсәлектәргә эйә[4] Не всякую систему заряженных частиц можно назвать плазмой. Плазма обладает следующими свойствами:[5][6][7]

Етерлек тығыҙлыҡлы: зарядланған өлөшсәләр, уларҙың һәр береһе яҡын урынлашҡан зарядланған өлөшсәләр системаһы менән үҙ-ара эш итһен өсөн, бер-береһенә яҡын булырға тейеш. Шарт үтәлгән тип иҫәпләнә, әгәр йоғонто яһау өлкәһендә (Дебай радиусы өлкәһе) зарядланған өлөшсәләр һаны коллектив эффекттар барлыҡҡа килеү өсөн етерлек булһа (шуға оҡшаш күренештәр - плазманың типик үҙенсәлеге). Был шарттың математик мәғәнәһен ошолай аңлатырға мөмкин:

һәм  — зарядланған өлөшсәләр тупланмаһы.

Эске үҙ-ара эшмәкәрлектең өҫтөнлөгө: дебай экранлау радиусы плазманың характерлы үлсәме менән сағыштырғанда аҙ булырға тейеш. Был критерий плазма эсендә барған үҙ-ара тәьҫир итешеүҙәрҙең уның өҫтөндәге эффекттар менән сағыштырғанда мөһимерәк булыуын аңлата. Әгәр был шарт үтәлһә, плазманы квазинейтраль тип иҫәпләргә мөмкин. Математика буйынса ул шулай күренә:

Плазмалы йышлыҡ: өлөшсәләрҙең бәрелешеүе араһындағы уртаса ваҡыт плазма тирбәлеүҙәре осоро менән сағыштырғанда ҙур булырға тейеш. Был тирбәлеүҙәр плазманың квазинейтраллығы боҙолоу сәбәпле электр ҡырының зарядына тәьҫир итеүҙән барлыҡҡа килә. Был ҡыр боҙолған тигеҙлекте тергеҙергә тырыша. Тигеҙләнеш хәленә кире ҡайтҡас, заряд инерция буйынса ошо хәлде үтә, был йәнә көслө ҡайта торған майҙандың барлыҡҡа килеүенә килтерә, типик механик тирбәлеүҙәр барлыҡҡа килә[8] Был шарт үтәлгәс, плазманың электродинамик үҙенсәлектәре молекуляр-кинетик үҙенсәлектәренән өҫтөн була. Математика телендә был шарт түбәндәге күренештә:

Төркөмләнеше[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

Плазма, ғәҙәттә, идеаль һәм идеаль булмаған, түбән температуралы һәм юғары температуралы, тигеҙ һәм тигеҙ булмаған төрҙәргә бүленә, ләкин һалҡын плазма йыш ҡына тигеҙ булмай, ә эҫе плазма тигеҙ була.

Төп характеристикалары[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

Бөтә дәүмәлдәр ҙә, температуранан башҡа, Гаусс СГС берәмектәрендә бирелгән, температура eV һәм протон массаһы берәмектәрендә бирелгән иондар массаһында бирелә; Z — заряд һаны; k — Больцман даимиһы; К — тулҡын оҙонлоғо; γ — адиабатик индекс; ln Λ — Кулон логарифмы.

Йышлыҡтар[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

  • Электрондың Лармор йышлығы, электрондың магнит ҡырына перпендикуляр яҫылыҡта түңәрәк буйынса хәрәкәтенең мөйөш йышлығы:
  • Иондың Лармор йышлығы, иондың магнит ҡырына перпендикуляр яҫылыҡта түңәрәк буйынса хәрәкәтенең мөйөш йышлығы:
  • Плазма йышлығы (плазма тирбәлеүҙәре йышлығы, Ленгмюр йышлығы), иондарға ҡарата күсерелгән электрондарҙың тигеҙлек торошо тирәләй тирбәлеү йышлығы:
  • Ионлы плазма йышлығы:
  • Электрондарҙың бәрелешеү йышлығы
  • Иондарҙың бәрелешеү йышлығы

Оҙонлоҡтар[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

  • Электрондың де-Бройль тулҡыны оҙонлоғо, электрондың квант механикаһындағы тулҡын оҙонлоғо:
  • Классик осраҡта минималь яҡынайыу алыҫлығы, шулай уҡ Ландау алыҫлығы тип атала — ике зарядлы киҫәксә туп-тура бәрелештә, квант механик тәьҫирҙәрҙе иҫәпкә алмай, киҫәксәләр температураһына тап килгән башланғыс тиҙлектә яҡыная алған минималь алыҫлыҡ:
  • Электрондың гиромагнит радиусы, электрондың магнит ҡырына перпендикуляр яҫылыҡта түңәрәк буйынса хәрәкәте радиусы:
  • Иондың гиромагнит радиусы, иондың магнит ҡырына перпендикуляр яҫылыҡта түңәрәк буйынса хәрәкәте радиусы:
  • Плазманың скин-ҡатламы үлсәме, электромагнит тулҡындарҙың плазмаға үтеп керә алыу алыҫлығы:
  • Дебай радиусы (Дебай оҙонлоғо), электр ҡырҙарының электрондарҙың яңынан бүленеүе иҫәбенә экранланыу арауығы:

Тиҙлектәр[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

  • Электрондың йылылыҡ тиҙлеге, Максвелл таралыуында электрондарҙың тиҙлеген баһалау өсөн формула. Уртаса тиҙлек, иң ихтимал тиҙлек һәм урта квадратик тиҙлек был аңлатманан тик берәмеккә яҡын ҡабатлашыусы менән генә айырылалар:
  • Иондың йылылыҡ тиҙлеге, Максвелл таралыуында иондарҙың тиҙлеген баһалау өсөн формула:
  • Ион тауышы тиҙлеге, буй ионлы-тауыш тулҡындарының тиҙлеге:
  • Альфвен тиҙлеге, Альфвен тулҡындары тиҙлеге:

Үлсәмһеҙ дәүмәлдәр[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

  • Электрон һәм протон массалары бүлендегенән квадрат тамыр:
  • Дебай сфераһында киҫәксәләр һаны:
  • Альфвен тиҙлегенең яҡтылыҡ тиҙлегенә сағыштырмаһы
  • Электрон өсөн плазма һәм Лармор йышлыҡтары сағыштырмаһы
  • Ион өсөн плазма һәм Лармор йышлыҡтары сағыштырмаһы
  • Йылылыҡ һәм магнит энергиялары сағыштырмаһы
  • Иондарҙың магнит энергияһының тынлыҡ энергияһына сағыштырмаһы

Башҡалар[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

  • Бом диффузияһы коэффициенты
  • Арҡыры Спитцер ҡаршылығы

Шулай уҡ ҡарағыҙ[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

Иҫкәрмәләр[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

  1. Langmuir I. Oscillations in ionized gases / I. Langmuir // Proceedings of the National Academy of Sciences. — 1928. — Т. 14. — № 8. — С. 627—637.
  2. Владимир Жданов Плазма в космосе. Кругосвет. Тәүге сығанаҡтан архивланған 22 август 2011. 21 февраль 2009 тикшерелгән.
  3. IPPEX Glossary of Fusion Terms. Тәүге сығанаҡтан архивланған 8 март 2008. 5 март 2009 тикшерелгән.
  4. Физический энциклопедический словарь. Гл. ред. А. М. Прохоров. Ред. кол. Д. М. Алексеев, А. М. Бонч-Бруевич, А. С. Боровик-Романов и др. М.: Сов. Энциклопедия, 1984. — с. 536
  5. R. O. Dendy, Plasma Dynamics.
  6. Hillary Walter, Michelle Cooper, Illustrated Dictionary of Physics
  7. Daniel Hastings, Henry Garrett, Spacecraft-Environment Interactions
  8. Владимир Жданов Плазменные колебания. Кругосвет. Тәүге сығанаҡтан архивланған 23 август 2011. 21 февраль 2009 тикшерелгән.

Һылтанмалар[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]