ПЛАЗМА

Газ, в котором имеется большое количество положительных и отрицательных ионов, а также свободных электронов, называется плазмой. Плазма может быть получена, во-первых, при прохождении электрического тока через газы. Вследствие столкновений ионов и электронов (разгоняемых электрическим полем) с нейтральными атомами газа непрерывно происходит ионизация газа; концентрация ионов и электронов при большой силе тока через газ, может быть значительной. Такая плазма состоит из смеси нейтральных атомов, ионов и электронов; ее существование поддерживается током, проходящим через газ. При удалении приложенного электрического поля противоположно заряженные частицы газа рекомбинируют и плазменное состояние газа исчезает.

Плазма может быть получена при нагревании любого вещества до очень высоких температур (свыше 10 000° С). При этих условиях вещество находится в газообразном состоянии, причем вследствие тепловых столкновений почти все атомы вещества превращаются в ионы; концентрация нейтральных атомов оказывается очень малой. По мере повышения температуры плазмы сначала происходит постепенное удаление электронов с внешних оболочек атомов, а затем при температурах порядка миллионов градусов все атомы оказываются лишенными своих электронных оболочек. В этом состоянии плазма содержит смесь положительно заряженных атомных ядер и отрицательно заряженных электронов. Обратное образование нейтральных атомов при столкновении ядер и электронов при этих температурах имеет весьма малую вероятность.

Средние кинетические энергии теплового движения различных типов частиц плазмы в отличие От идеального газа оказываются различными. Наибольшей энергией обладают электроны; энергия ионов и нейтральных атомов меньше. Если воспользоваться связью между средней кинетической энергией частицы и температурой газа

то можно утверждать, что различные компоненты плазмы имеют различные температуры. Обозначим температуру электронного газа в плазме через ионного газа и газа, составленного из нейтральных атомов, Ввиду большого различия в энергиях, «электронная температура» оказывается значительно больше «ионной» и () и «атомной» () температур; таким образом

В газоразрядных трубках и в электрической дуге электронная температура (достигающая десятков тысяч температур) в несколько раз (2—10) превышает ионную и атомную температуры. Однако в некоторых специальных способах получения сильно ионизированной плазмы можно получить Существенное значение имеет утечка электронов через стенки сосуда, в котором находится плазма. Эта утечка может привести к тому, что суммарный положительный заряд ионов плазмы может оказаться больше суммарного отрицательного заряда электронов. Первоначально нейтральная целом) плазма может приобрести положительный заряд.

Плазма отличается рядом важных свойств; она является хорошим проводником электрического тока, взаимодействует с электрическим и магнитным полем, обладает магнитнымихвойствами и т. д. В последнее время изучению плазмы уделяется очень большое внимание (см. ч. IV, § 22).