-->
|
|
|
Ãëàâà 16. Ýëåêòðè÷åñêèé òîê â ðàçëè÷íûõ ñðåäàõ § 115. ÏëàçìàÍàçîâèòå òðè ñîñòîÿíèÿ âåùåñòâà, ñ êîòîðûìè âû ïîçíàêîìèëèñü ðàíåå. ×åì õàðàêòåðíî êàæäîå èç ýòèõ ñîñòîÿíèé?
Ïðè î÷åíü íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ âñå âåùåñòâà íàõîäÿòñÿ â òâ¸ðäîì ñîñòîÿíèè. Èõ íàãðåâàíèå âûçûâàåò ïåðåõîä âåùåñòâ èç òâ¸ðäîãî ñîñòîÿíèÿ â æèäêîå. Äàëüíåéøåå ïîâûøåíèå òåìïåðàòóðû ïðèâîäèò ê ïðåâðàùåíèþ æèäêîñòåé â ãàç. Ïðè äîñòàòî÷íî áîëüøèõ òåìïåðàòóðàõ íà÷èíàåòñÿ èîíèçàöèÿ ãàçà çà ñ÷åò ñòîëêíîâåíèé áûñòðîäâèæóùèõñÿ àòîìîâ èëè ìîëåêóë. Âåùåñòâî ïåðåõîäèò â íîâîå ñîñòîÿíèå, íàçûâàåìîå ïëàçìîé.
Òàêèì îáðàçîì, ïëàçìà â öåëîì ÿâëÿåòñÿ ýëåêòðè÷åñêè íåéòðàëüíîé ñèñòåìîé.  çàâèñèìîñòè îò óñëîâèé ñòåïåíü èîíèçàöèè ïëàçìû (îòíîøåíèå ÷èñëà èîíèçîâàííûõ àòîìîâ ê èõ ïîëíîìó ÷èñëó) ìîæåò áûòü ðàçëè÷íîé.  ïîëíîñòüþ èîíèçîâàííîé ïëàçìå íåéòðàëüíûõ àòîìîâ íåò.
Ñâîéñòâà ïëàçìû. Ïëàçìà îáëàäàåò ðÿäîì ñïåöèôè÷åñêèõ ñâîéñòâ, ÷òî ïîçâîëÿåò ðàññìàòðèâàòü å¸ êàê îñîáîå, ÷åòâ¸ðòîå ñîñòîÿíèå âåùåñòâà. Èç-çà áîëüøîé ïîäâèæíîñòè çàðÿæåííûå ÷àñòèöû ïëàçìû ëåãêî ïåðåìåùàþòñÿ ïîä äåéñòâèåì ýëåêòðè÷åñêèõ è ìàãíèòíûõ ïîëåé. Ïîýòîìó ëþáîå íàðóøåíèå ýëåêòðè÷åñêîé íåéòðàëüíîñòè îòäåëüíûõ îáëàñòåé ïëàçìû, âûçâàííîå ñêîïëåíèåì ÷àñòèö îäíîãî çíàêà çàðÿäà, áûñòðî ëèêâèäèðóåòñÿ. Âîçíèêàþùèå ýëåêòðè÷åñêèå ïîëÿ ïåðåìåùàþò çàðÿæåííûå ÷àñòèöû äî òåõ ïîð, ïîêà ýëåêòðè÷åñêàÿ íåéòðàëüíîñòü íå âîññòàíîâèòñÿ è ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå íå ñòàíåò ðàâíûì íóëþ.  îòëè÷èå îò íåéòðàëüíîãî ãàçà, ìåæäó ìîëåêóëàìè êîòîðîãî ñóùåñòâóþò êîðîòêîäåéñòâóþùèå ñèëû, ìåæäó çàðÿæåííûìè ÷àñòèöàìè ïëàçìû äåéñòâóþò êóëîíîâñêèå ñèëû, ñðàâíèòåëüíî ìåäëåííî óáûâàþùèå ñ ðàññòîÿíèåì. Êàæäàÿ ÷àñòèöà âçàèìîäåéñòâóåò ñðàçó ñ áîëüøèì êîëè÷åñòâîì îêðóæàþùèõ ÷àñòèö. Áëàãîäàðÿ ýòîìó íàðÿäó ñ áåñïîðÿäî÷íûì (òåïëîâûì) äâèæåíèåì ÷àñòèöû ïëàçìû ìîãóò ó÷àñòâîâàòü â ðàçíîîáðàçíûõ óïîðÿäî÷åííûõ (êîëëåêòèâíûõ) äâèæåíèÿõ.  ïëàçìå ëåãêî âîçáóæäàþòñÿ ðàçíîãî ðîäà êîëåáàíèÿ è âîëíû. Ïðîâîäèìîñòü ïëàçìû óâåëè÷èâàåòñÿ ïî ìåðå ðîñòà ñòåïåíè å¸ èîíèçàöèè. Ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ ïîëíîñòüþ èîíèçîâàííàÿ ïëàçìà ïî ñâîåé ïðîâîäèìîñòè ïðèáëèæàåòñÿ ê ñâåðõïðîâîäíèêàì.
Ïëàçìà â êîñìè÷åñêîì ïðîñòðàíñòâå.  ñîñòîÿíèè ïëàçìû íàõîäèòñÿ ïîäàâëÿþùàÿ (îêîëî 99%) ÷àñòü âåùåñòâà Âñåëåííîé. Âñëåäñòâèå âûñîêîé òåìïåðàòóðû Ñîëíöå è äðóãèå çâ¸çäû ñîñòîÿò â îñíîâíîì èç ïîëíîñòüþ èîíèçîâàííîé ïëàçìû. Èç ïëàçìû ñîñòîèò è ìåæçâ¸çäíàÿ ñðåäà, çàïîëíÿþùàÿ ïðîñòðàíñòâî ìåæäó çâ¸çäàìè è ãàëàêòèêàìè. Ïëîòíîñòü ìåæçâ¸çäíîé ñðåäû î÷åíü ìàëà — â ñðåäíåì ìåíåå îäíîãî àòîìà íà 1 ñì3. Èîíèçàöèÿ àòîìîâ ìåæçâ¸çäíîé ñðåäû âûçûâàåòñÿ èçëó÷åíèåì çâ¸çä è êîñìè÷åñêèìè ëó÷àìè — ïîòîêàìè áûñòðûõ ÷àñòèö, ïðîíèçûâàþùèìè ïðîñòðàíñòâî Âñåëåííîé ïî âñåì íàïðàâëåíèÿì.  îòëè÷èå îò ãîðÿ÷åé ïëàçìû çâ¸çä òåìïåðàòóðà ìåæçâ¸çäíîé ïëàçìû î÷åíü ìàëà. Ïëàçìîé îêðóæåíà è íàøà ïëàíåòà. Âåðõíèé ñëîé àòìîñôåðû íà âûñîòå 100—300 êì ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé èîíèçîâàííûé ãàç — èîíîñôåðó. Èîíèçàöèÿ âîçäóõà â âåðõíåì ñëîå àòìîñôåðû âûçûâàåòñÿ ïðåèìóùåñòâåííî èçëó÷åíèåì Ñîëíöà è ïîòîêîì çàðÿæåííûõ ÷àñòèö, èñïóñêàåìûõ Ñîëíöåì. Âûøå èîíîñôåðû ïðîñòèðàþòñÿ ðàäèàöèîííûå ïîÿñà Çåìëè, îòêðûòûå ñ ïîìîùüþ ñïóòíèêîâ. Ðàäèàöèîííûå ïîÿñà òàêæå ñîñòîÿò èç ïëàçìû. Ìíîãèìè ñâîéñòâàìè ïëàçìû îáëàäàþò ñâîáîäíûå ýëåêòðîíû â ìåòàëëàõ.  îòëè÷èå îò îáû÷íîé ïëàçìû â ïëàçìå òâ¸ðäîãî òåëà ïîëîæèòåëüíûå èîíû íå ìîãóò ïåðåìåùàòüñÿ ïî âñåìó òåëó.
Âîïðîñû ê ïàðàãðàôó 1. Èç êàêèõ ÷àñòèö ñîñòîèò ïëàçìà? 2. Êàê ïîëó÷èòü ïëàçìó? 3. Îò ÷åãî çàâèñèò ñòåïåíü èîíèçàöèè ïëàçìû? 4. Êàê ïëàçìà ïðîâîäèò ýëåêòðè÷åñêèé òîê? 5. Êàêîâî çíà÷åíèå ïëàçìû?
|
|
|