Воздействие на геосферы Земли – причина изменения климата - стр. 19

Плазма называется газовой, если число таких частиц велико. По условию, плазма нейтральна и состоит из большого числа частиц двух сортов с зарядами +е и – е. Согласно теории, в объеме одной поверхности заключено равное количество положительных и отрицательных ионов. Плазма отличается от скопления просто заряженных частиц минимальной плотностью, определяемой из условия L > D, где L – линейный размер системы заряженных частиц, D – характерное для плазмы расстояние, называемое дебаевским радиусом экранирования [30. С. 505]:

rD = (kT/2πe2n)0,5,

где T – температура электронов, в кельвинах (К), k = 1,380662 эрг/К – постоянная Больцмана, e – заряд электрона, n – концентрация частиц одного знака заряда.

В теории Дебая – Хюккеля ион полностью ионизированного газа принимается за точечный заряд. Если приложить к плазменному объекту внешнее поле, то оно проникает на глубину порядка дебаевского радиуса. Чтобы плазма сохраняла квазинейтральность, ее линейные размеры должны намного превосходить дебаевский радиус (rD). Экранирование кулоновского поля произвольного заряда плазмы на расстояниях rD происходит в результате того, что данный заряд оказывается окруженным частицами с зарядами противоположного знака. Взаимодействие заряженных частиц друг с другом возрастает, когда плотность заряженных частиц растет.

Наиболее важными характеристиками плазмы являются плотность и температура заряженных частиц. Если среда представляет собой не полностью ионизованный газ и плотность заряженных частиц в газе очень мала, то ионы взаимодействуют, в основном, с нейтральными частицами. Большая электропроводность плазмы приближает ее свойства к свойствам проводников. Сильное взаимодействие с внешними магнитными и электрическими полями обусловлено высокой электропроводностью плазмы. В природных условиях на Земле плазма появляется в пламени и, посредством поля, при грозовых разрядах; искусственная – создается при разрядах в газоразрядных лампах. Средняя кинетическая энергия электронов в газоразрядной плазме значительно превышает среднюю энергию нейтральных частиц плазмы. В плазме отсутствует термодинамическое равновесие. В газоразрядной плазме заряженные частицы, входящие в ее состав, непрерывно находятся в ускоряющем электрическом поле. Состояние термически неравновесной газоразрядной плазмы поддерживается ва счет энергии разрядного тока, проходящего через плазму [34].

Особое коллективное взаимодействие частиц, связанное с кулоновскими силами, позволяет рассматривать плазму как особое агрегатное состояние вещества. Эти свойства приводят к возможности возбуждения и распространения в плазме разнообразных колебаний и волн. С прекращением действия внешнего поля, с течением времени исчезает плазменное состояние газа. Исчезновение предоставленной самой себе плазмы называется деионизацией газа.

По мнению ученых, плазма – наиболее распространенное состояние вещества в космосе (звезды, межзвездная среда, ионосферы планет). Большое число природных плазменных космических объектов имеет температуру, которая превышает миллион градусов (100 эВ). Такую плазму называют высокотемпературной. Низкотемпературная плазма широко применяется в радиоэлектронных приборах, плазмотронах, газовых лазерах, других устройствах и в промышленных технологиях. Температура большинства земных и ряда космических объектов, не превышает десяти электрон-вольт [35]. Потенциалы ионизации и диссоциации атомов и молекул лежат между 2–20 эВ.