Плазма и ее применение

Если любое вещество накалить до очень высокой температуры или пропускать через него сильный электрический ток, его электроны начинают отрываться от атомов. То, что остается от атомов после отрыва электрона, имеет положительный заряд и называется ионом, сам процесс отрыва электронов от атомов называется ионизацией, В результате ионизации получается смесь свободных частиц с положительными и отрицательными зарядами. Эту смесь назвали плазмой. При отрыве электронов разрываются и все связи, которые удерживают частицы в кристалле или жидкости. Казалось бы, в движении частиц не должно остаться никакого порядка. И действительно, плазма во многом похожа на газ. Иногда ее так и называют – газом из заряженных частиц или ионизованным газом. Но самые замечательные свойства плазмы проявляются тогда, когда на нее действует магнитное поле. При этом в движении частиц плазмы проявляется некоторого рода порядок, и свойства плазмы становятся совсем другими, чем у газа. По этому плазму и называют четвертым состоянием вещества. Порядок, который вносит магнитное поле в движение частиц плазмы, - совсем особенный порядок. Его можно назвать винтовым. Заряженная частица может свободно двигаться вдоль направления магнитного поля. Но при этом она быстро вращается вокруг направления магнитного поля. Это вращение происходит по тому же закону, что и в круговом ускорителе заряженных частиц – циклотроне. Поэтому вращение частиц плазмы вокруг направления магнитного поля так и называют – циклотронным вращением. Из сочетания свободного движения вдоль поля и циклотронного вращения поперек поля получается винтовое движение частиц плазмы. Если плазма не слишком плотная, то частицы редко сталкиваются между собой: каждая движется по своему винту. В поперечном направлении такая плазма может двигаться только вместе с магнитным полем. Для наглядности говорят, что магнитное поле как бы вморожено в плазму. Но снаружи магнитное поле не может проникнуть в плазму. Если снаружи возникает сильное магнитное поле, оно давит на плазму с силой, которую так и называют – силой магнитного давления. Отсюда следует, что плазму можно удерживать “магнитной стенкой”, толкать “магнитным поршнем”. Можно сказать: если вдоль магнитного поля плазма движется как газ, то при движении поперек магнитного поля она обретает в известной степени свойства твердого тела. На этих свойствах плазмы основаны многие природные явления, которые начинают использовать в технике. Солнце – громадный шар, состоящий из раскаленной плазмы. С поверхности Солнца непрерывно стекает спокойный поток плазмы – так называемый солнечный ветер. Время от времени на поверхности Солнца происходят вспышки. При каждой такой вспышке в космос выплескивается кратковременный поток плазмы. Эти плазменные потоки, достигая атмосферы земли, вызывают в ней много замечательных явлений: полярное сияние, магнитные бури, нарушение радиосвязи. Дело в том, что и вокруг Земли есть плазменная оболочка, только эта оболочка находится высоко. Ведь Солнце, на ряду с видимым светом, посылает невидимые ультрафиолетовые лучи. Эти лучи воздействуют на атомы воздуха и отрывают электроны, т.е. производят ионизацию. Так получается, что верхние слои атмосферы – ионосфера - состоят из ионизированного воздуха, иначе говоря, из плазмы. Плазма с каждым годом все чаще применяется в технике. В обычной пока электрической лампочке светится раскаленная нить металла. А в лампах дневного света светится плазма, заполняющая стеклянною трубку. Начинают входить в употребление плазменные горелки для сварки и резки металлов.

Автор: Дынкина Ольга

11 класса МОУ Гимназия № 5 г. Юбилейный Московской обл.

Опубликовано: 27 августа 2003 г.