Пл а зма (від грец. Pl á sma - виліплене, оформлене), частково або повністю іонізований газ, в якому густини позитивних і негативних зарядів практично однакові. При досить сильному нагріванні будь-яка речовина випаровується, перетворюючись в газ. Якщо збільшувати температуру і далі, різко посилиться процес термічної іонізації, т. Е. Молекули газу почнуть розпадатися на складові їх атоми, які потім перетворюються в іони . Іонізація газу, крім того, може бути викликана його взаємодією з електромагнітним випромінюванням ( фотоионизация ) Або бомбардуванням газу зарядженими частинками.

Вільні заряджені частинки - особливо електрони - легко переміщуються під дією електричного поля. Тому в стані рівноваги просторові заряди що входять до складу П. негативних електронів і позитивних іонів повинні компенсувати один одного так, щоб повне поле всередині П. дорівнювало нулю. Саме звідси випливає необхідність практично точного рівності щільності електронів та іонів у П.- її «квазінейтральності». Порушення квазінейтральності в обсязі, займаному П., веде до негайного появі сильних електричних полів просторових зарядів, тут же відновлюють квазінейтральность. Ступенем іонізації П. a називається відношення числа іонізованих атомів до повного їх числа в одиниці об'єму П. Залежно від величини a говорять про слабо, сильно і повністю іонізованої П.

Середні енергії різних типів частинок, складових П., можуть відрізнятися одна від одної. В такому випадку П. можна охарактеризувати одним значенням температури Т і розрізняють електронну температуру Te, іонну температуру Ti, (або іонні температури, якщо в П. є іони декількох сортів) і температуру нейтральних атомів Ta (нейтральної компоненти). Подібна П. називається неізотермічної, в той час як П., для якої температури всіх компонент рівні, називається ізотермічної.

Стосовно до П. дещо незвичний сенс (в порівнянні з ін. Розділами фізики) вкладається в поняття «низькотемпературна» і «високотемпературна». Низькотемпературної прийнято вважати П. з Ti £ 105 К, а високотемпературної - П. з Ti »10. 6 -108 К і більш. Це умовний поділ пов'язано як з можливістю для П. досягати надзвичайно високих температур, так і з особливою важливістю високотемпературної П. у зв'язку з проблемою здійснення керованого термоядерного синтезу (УТС).

У стані П. знаходиться переважна частина речовини Всесвіту - зірки , Зоряні атмосфери, туманності галактичні і міжзоряне середу . Біля Землі П. існує в космосі у вигляді сонячного вітру , Заповнює магнітосферу Землі (утворюючи радіаційні пояси Землі ) і іоносферу . Процесами в навколоземній П. обумовлені магнітні бурі і полярні сяйва . Відображення радіохвиль від ионосферной П. забезпечує можливість далекого радіозв'язку на Землі.

У лабораторних умовах і промислових застосуваннях П. утворюється в електричному розряді в газах ( дугового розряду , искровом розряді , тліючому розряді та ін.), в процесах горіння і вибуху, використовується в плазмових прискорювачах , магнитогидродинамических генераторах і в багатьох ін. пристроях (див. розділ Застосування плазми).

Високотемпературну П. отримують в установках для дослідження можливих шляхів здійснення УТС. Багатьма характерними для П. властивостями володіють сукупності електронів провідності і дірок в напівпровідниках і електронів провідності (нейтралізуемих нерухомими позитивними іонами) в металах , Які тому називаються плазмою твердих тіл . Її відмінна риса - можливість існування при наднизьких для «газової» П. температурах - кімнатної і нижче, аж до абсолютного нуля температури.

Можливі значення щільності П. n (число електронів або іонів в см3) розташовані в дуже широкому діапазоні: від n ~ 10-6 в міжгалактичному просторі і n ~ 10 в сонячному вітрі до n ~ 1022 для твердих тіл і ще більших значень в центральних областях зірок.

Термін «П.» у фізиці був введений в 1923 американським ученими І. Ленгмюром і Л. Тонкс, які проводили зондові вимірювання (див. нижче) параметрів низькотемпературної газорозрядної П. Кінетика П. розглядалася в роботах Л. Д. Ландау в 1936 і 1946 і А. А. Власова в 1938. У 1942 Х. Альфвен запропонував рівняння магнітної гідродинаміки для пояснення ряду явищ в космічній П. У 1950 І. Є. Тамм і А. Д. Сахаров , А також американський фізик Л. Спіцер запропонували ідею магнітної термоізоляції П. для здійснення УТС. У 50-70-і рр. 20 в. вивчення П. стимулювалося різними практичними застосуваннями П., розвитком астрофізики і космофізики (спостереження космічної П. і пояснення процесів в ній) і фізики верхньої атмосфери Землі - особливо в зв'язку з польотами космічних літальних апаратів , А також інтенсифікацією досліджень з проблеми УТС.

Основні властивості плазми. У різкій відмінності властивостей П. від властивостей нейтральних газів визначальну роль відіграють два фактори. По-перше, взаємодія частинок П. між собою характеризується кулоновскими силами тяжіння і відштовхування, що зменшуються з відстанню набагато повільніше (т. Е. Значно більш «дальнодействующими»), ніж сили взаємодії нейтральних частинок. З цієї причини взаємодія частинок в П. є, строго кажучи, не «парним», а «колективним» - одночасно взаємодіє один з одним велика кількість частинок. По-друге, електричні і магнітні поля дуже сильно діють на П. (в той час як вони вельми слабо діють на нейтральні гази), викликаючи появу в П. об'ємних зарядів і струмів і обумовлюючи цілий ряд специфічних властивостей П. Ці відмінності дозволяють розглядати П . як особливе, четвертий стан речовини.

До найважливіших властивостей П. відноситься згадана вище квазінейтральность. Вона дотримується, якщо лінійні розміри області, займаної П., багато більше дебаєвсьного радіусу екранування

(Ee і ei - заряди електронів та іонів, ne і ni - електронна і іонна щільності, k - Больцмана постійна , Тут і нижче використовується абсолютна система одиниць Гауса, див. СГС система одиниць ). Отже, лише при виконанні цієї умови можна говорити про П. як такої. Електричне поле окремої частки в П. «екранується» частинками протилежного знака, т. Е. Практично зникає, на відстанях порядку D від частинки. Величина D визначає і глибину проникнення зовнішнього електростатичного поля в П. (екранування цього поля також викликається появою в П. компенсуючих полів просторових зарядів). Квазінейтральность може порушуватися поблизу поверхні П., де більш швидкі електрони вилітають за інерцією за рахунок теплового руху на довжину ~ D) (рис. 1).

П. називається ідеальною, якщо потенційна енергія взаємодії частинок мала в порівнянні з їх тепловою енергією. Ця умова виконується, коли число часток в сфері радіуса D велике: ND = (4/3) p D3n >> 1. У блискавки Т ~ 2 х 104 К, n ~ 2,5 × 1019 (щільність повітря) і, отже, D ~ 10-7 см, але ND ~ 1/10 Таку П. називають слабонеідеальной.

Крім хаотичного теплового руху, частинки П. можуть брати участь в упорядкованих «колективних процесах», з яких найбільш характерні поздовжні коливання просторового заряду, звані ленгмюровских хвилями. Їх кутова частота w0 = називається плазмовою частотою (m = 9 × 10-28 г - маса електрона). Численність і різноманітність колективних процесів, що відрізняють П. від нейтрального газу (див. Нижче розділ Коливання і нестійкості плазми), обумовлені «дальністю» кулонівської взаємодії частинок П., завдяки чому П. можна розглядати як пружну середу, в якій легко збуджуються і поширюються різні шуми, коливання і хвилі.

В магнітному полі з індукцією В на частки П. діє Лоренца сила ; в результаті цього заряджені частинки П. обертаються з циклотрон частотами w B = е B / mc по ларморовським спіралям (гурткам) радіуса r B = u ^ / w в, де с - швидкість світла , Е і m - заряд і маса електрона або іона (u ^ - перпендикулярна У складова швидкості частинки; докладніше див. магнітні пастки ). У такій взаємодії проявляється диамагнетизм П .: створювані електронами і іонами кругові струми зменшують зовнішнє магнітне поле; при цьому електрони обертаються за годинниковою стрілкою, а іони - проти неї (рис. 2).

магнітні моменти кругових струмів рівні mu ^ 2 / 2B, і в неоднорідному полі на них діє (діамагнітная) сила, яка прагне виштовхнути частку П. з області сильного поля в область слабшого поля, що є найважливішою причиною нестійкості П. в неоднорідних полях.

Взаємні зіткнення частинок в П. описують ефективними поперечними перетинами , Що характеризують «площа мішені», в яку потрібно «потрапити», щоб відбулося зіткнення. Наприклад, електрон, що пролітає повз іона на відстані так званого прицільного параметра r (рис. 3), відхиляється силою кулонівського тяжіння на кут q, приблизно рівний відношенню потенційної енергії до кінетичної, так що q »2 r ^ / r, де r ^ = e 2 / mu 2 »e2 / kT (тут r ^ - прицільне відстань, при якому кут відхилення q = 90 °). На великі кути q ~ 1 рад розсіюються всі електрони, які потрапляють в коло з площею s поблизу »4 pr ^ 2, яку можна назвати перетином« близьких »зіткнень. Якщо, проте, врахувати і далекі прольоти з r >> r ^, то ефективний перетин збільшується на множник L = ln (D / r ^), називається кулоновским логарифмом. У повністю іонізованої П. зазвичай L ~ 10-15, і внеском близьких зіткнень можна взагалі знехтувати (див. Сказане вище про «дальнодействії» в П.). При далеких же прольотах швидкості частинок змінюються на малі величини, що дозволяє розглядати їх рух як процес дифузії в своєрідному «просторі швидкостей». Хоча, як зазначалося, кожна частка П. одночасно взаємодіє з великим числом ін. Частинок, процеси в П. можна описувати за допомогою уявлення про «парних» зіткненнях. Середній ефект «колективного» взаємодії еквівалентний ефекту послідовності парних зіткнень.

Якщо в П. не викликаючи які-небудь інтенсивні коливання і нестійкості, то саме зіткнення частинок визначають її так звані дисипативні властивості - електропровідність , в'язкість , теплопровідність і дифузію. У повністю іонізованої П. електропровідність s не залежить від щільності П. і пропорційна T3 / 2; при Т ~ 15 × 106 К вона перевершує електропровідність срібла, тому часто, особливо при швидких великомасштабних рухах, П. можна приблизно розглядати як ідеальний провідник, вважаючи s® ¥. Якщо така П. рухається в магнітному полі, то ЕРС при обході будь-якого замкнутого контуру, що рухається разом з П., дорівнює нулю, що згідно із законом Фарадея для індукції електромагнітної призводить до стабільності магнітного потоку , Що пронизує контур (рис. 4). Ця «приклеєною», або «вмороженность», магнітного поля також відноситься до найважливіших властивостей П. (докладніше див. В ст. магнітна гідродинаміка ). Нею обумовлена, зокрема, можливість самозбудження (генерації) магнітного поля за рахунок збільшення довжини магнітних силових ліній при хаотичному турбулентному русі середовища. Наприклад, в космічних туманностях часто видно волокниста структура, яка свідчить про наявність порушеної таким чином магнітного поля.

Методи теоретичного опису плазми. Основними методами є: 1) дослідження руху окремих частинок П .; 2) магнітогідродинамічним опис П .; 3) кінетичне розгляд частинок і хвиль в П.

Швидкість руху u окремої частки П. в магнітному полі можна уявити як суму складових u || (паралельної полю) і u ^ (перпендикулярній полю). У розрідженій П., де можна знехтувати зіткненнями, зарядженачастка летить зі швидкістю u || уздовж магнітної силової лінії, швидко обертаючись по ларморовской спіралі (див. рис. 2). При наявності вимушених коливань F частка також повільно «дрейфує» в напрямку, перпендикулярному як магнітному полю, так і напрямку сили F. Наприклад, в електричному полі Е, направленому під кутом до магнітного, відбувається «електричний дрейф» зі швидкістю u ін. Ел. = CE ^ / В (Е ^ - складова напруженості електричного поля, перпендикулярна магнітному полю В). Якщо ж Е = 0, але магнітне поле неоднорідне, то має місце «відцентровий дрейф» у напрямку бинормали до силової лінії, а в поздовжньому напрямку діамагнітная сила гальмує частку, що наближається до області більш сильного магнітного поля. При цьому залишаються незмінними повна енергія частинки (U || 2 + u ^ 2) і її магнітний момент m = mu ^ 2 / 2B. Таке, наприклад, рух в магнітному полі Землі космічних частинок (рис. 5), які відбиваються від полярних областей, де поле сильніше, і в той же час дрейфують навколо Землі (іони - на захід, електрони - на схід). Поле Землі є магнітної пасткою: воно утримує захоплені їм частки в радіаційних поясах. Аналогічними властивостями утримання П. володіють так звані дзеркальні магнітні пастки, що застосовуються в дослідженнях з керованого термоядерного синтезу (докладніше див. магнітні пастки ).

При описі П. за допомогою рівнянь магнітної гідродинаміки вона розглядається як суцільне середовище, в якій можуть протікати струми. Взаємодія цих струмів з магнітним полем створює об'ємні електродинамічні сили, які повинні врівноважувати газодинамічне тиск П., аналогічне тиску в нейтральному газі (див. газова динаміка ). У стані рівноваги магнітні силові лінії і лінії струму повинні проходити по поверхнях постійного тиску. Якщо поле не проникає в П. (модель «ідеального» провідника), то такий поверхнею є сама межа П., і на ній газодинамічне тиск П. r газ має дорівнювати зовнішньому магнітному тиску r магн = B2 / 8 p. На рис. 6 показаний найпростіший приклад такого рівноваги - так званий «зет-пинч», що виникає при розряді між двома електродами. Штрихування вказує лінії струму на поверхні П. Рівновага зет-пинча нестійкий - на ньому легко утворюються жолобки, що йдуть уздовж магнітного поля. При подальшому розвитку вони перетворюються в тонкі перетяжки і можуть призводити до обриву струму (докладніше див. Пінч-ефект ). У потужних розрядах з струмами ~ 106 а в дейтерієвої П. такий процес супроводжується деяким числом ядерних реакцій і випусканням нейтронів, а також жорстких рентгенівських променів, що вперше було виявлено в 1952 Л. А. Арцимовичем , М. А. Леонтовичем і їх співробітниками.

Якщо всередині «пинча» створити поздовжнє магнітне поле В || , То, рухаючись через «вмороженності» разом з П., воно своїм тиском буде перешкоджати розвитку перетяжок. Жолобки і в цьому випадку можуть виникати уздовж гвинтових силових лінії повного магнітного поля, що складається з поздовжнього поля і поперечного поля В ^, яке створюється самим струмом П. I || . Це має місце, наприклад, в так званому рівноважному тороідальному Пінчем. Однак за умови B || / B ^> R / a (R і a - великий і малий радіуси тора, рис. 7) крок гвинтових силових ліній повного поля виявляється більше довжини замкнутого плазмового шнура 2 p R і жолобкова нестійкість, як показує досвід, не розвивається. Такі системи, називаються токамака , Використовуються для досліджень з проблеми УТС.

При розгляді руху П. методами магнітної гідродинаміки необхідно враховувати, що вмороженность поля може бути неповною; її ступінь визначається магнітним Рейнольдса числом .

Найбільш детальним методом опису П. є кінетичний, заснований на використанні функції розподілу часток по координатах і імпульсах f = f (t, r, p). Імпульс частинки p дорівнює m u. В стані рівноваги термодинамічної ця функція має вигляд універсального Максвелла розподілу , А в загальному випадку її знаходять з кінетичного рівняння Больцмана :

.

Тут F = e E + (e / c) [u B] - зовнішня сила, що діє на заряджену частинку П., а член С (f) враховує взаємні зіткнення частинок. При розгляді швидких рухів П. зіткненнями часто можна знехтувати, вважаючи С (f) »0. Тоді кінетичне рівняння називається бесстолкновітельним рівнянням Власова з самоузгоджені полями Е і В (вони самі визначаються рухом заряджених частинок). Якщо П. повністю ионизована, т. Е. В ній присутні тільки заряджені частинки, то їх зіткнення, зважаючи на переважну роль далеких прольотів (див. Вище), еквівалентні процесу дифузії в просторі імпульсів (швидкостей). Вираз С (f) для такої П. було отримано Л. Д. Ландау і може бути записано у вигляді:

,

де Ñ = - градієнт в імпульсному просторі, - тензорний коефіцієнт дифузії в цьому ж просторі, a F c - сила взаємного (так званого «динамічного») тертя частинок.

При високих температурах и нізької щільності можна знехтуваті зіткненнямі частінок з частинками в П. Однак в разі, коли в П. порушене Хвилі будь-которого типу (див. Нижчих), та патенти, враховуваті «Зіткнення» частінок з хвилями. Прі не дуже великих амплітудах коливання в П. подібні «Зіткнення», як и при далеких прольотах, супроводжуються малими змінамі імпульсу частінок, и член С (f) з охороняє свой «діфузійній» вид з тією відмінністю, что коефіцієнт візначається інтенсівністю хвиля. Найважлівішім результатом кінетічного Опису П. є облік взаємодії Хвилі з груп так званні резонансних частінок, швідкості якіх збігаються зі швідкістю Поширення Хвилі. Саме ЦІ частинки могут найбільш ефективних обмінюватіся з хвиля енергією и імпульсом. У 1946 Л. Д. Ландау передбачив можливість заснованого на такому обміні «бесстолкновітельного загасання» ленгмюровских хвиль, згодом виявленого в дослідах з П. Якщо направити в П. додатковий пучок частинок, то подібний обмін може призводити не до загасання, а до посилення хвиль. Цей ефект в даному разі аналогічний Черенкова - Вавилова випромінювання .

Коливання і нестійкості плазми. Хвилі в П. відрізняють їх об'ємний характер і різноманітність властивостей. За допомогою розкладання в Фур'є ряд будь-яке мале обурення в П. можна представити як набір хвиль найпростішого синусоїдального вигляду (рис. 8). Кожна така (монохроматична) хвиля характеризується певною частотою w, довжиною хвилі l і так званої фазової швидкістю поширення u фаз. Крім того, хвилі можуть відрізнятися поляризацією, т. Е. Напрямком вектора електричного поля в хвилі. Якщо це поле направлено вздовж швидкості поширення, хвиля називається поздовжньою, а якщо впоперек - поперечної. В П. без магнітного поля можливі хвилі трьох типів: поздовжні ленгмюровских з частотою w o, поздовжні звукові (точніше іонно-звукові) і поперечні електромагнітні (світлові або радіохвилі). Поперечні хвилі можуть володіти двома поляризациями і можуть поширюватися в П. без магнітного поля, тільки якщо їх частота w перевищує плазмову частоту w o. У протилежному ж випадку w <w o заломлення показник П. стає уявним, і поперечні хвилі не можуть розповсюджуватися всередині П., а відображаються її поверхнею подібно до того, як промені світла відбиваються дзеркалом. Саме тому радіохвилі з l> ~ 20 м відображаються іоносферою, що забезпечує можливість далекого радіозв'язку на Землі.

Однак при наявності магнітного поля поперечні хвилі, резонуючи з іонами і електронами на їх циклотронних частотах, можуть поширюватися усередині П. і при w <w o. Це означає появу ще двох типів хвиль в П., називаються альфвеновськой і швидкими магнітозвукових. Альфвеновськой хвиля являє собою поперечний обурення, що поширюється уздовж магнітного поля зі швидкістю ua = В / (Mi - маса іонів). Її природа зумовлена ​​«вморожених» і пружністю силових лінії, які, прагнучи скоротити свою довжину і будучи «навантажені» частинками П., зокрема масивними іонами, коливаються подібно до натягнутих струнах. Швидка магнітозвукових хвиля в області малих частот по суті лише поляризацією відрізняється від альфвеновськой (їх швидкості близькі і визначаються магнітним полем і інерцією важких іонів). В області ж великих частот, де іони можна вважати нерухомими, вона визначається інерцією електронів і має специфічну гвинтову поляризацію. Тому тут її називають «Гелікон гілкою» коливань, або «гілкою Вістлер», т. Е. Свистів, оскільки в магнитосферной П. вона проявляється у вигляді характерних свистів при радіозв'язку. Крім того, в П. може поширюватися повільна магнітозвукових хвиля, яка представляє собою звичайну звукову хвилю з характеристиками, кілька зміненими магнітним полем.

Т. о., При наявності магнітного поля в однорідному П. можливі хвилі шести типів: три високочастотні і три низькочастотні. Якщо температура або щільність П. в магнітному полі неоднорідні, то можливі ще так звані «дрейфові» хвилі. При великих амплітудах можливі «бесстолкновітельние» ударні хвилі (Спостерігаються на кордоні магнітосфери), відокремлені хвилі (солітони), а також ряд інших. «Нелінійних» хвиль і, нарешті, сильноразвитой турбулентність руху П.

У нерівноважної П. при певних умовах можлива «розгойдування неустойчивостей», т. Е. Наростання будь-якого з перерахованих типів хвиль до деякого рівня насичення. Можливі й більш складні випадки індукованого збудження хвиль одного типу за рахунок енергії хвиль іншого типу.

Випромінювання плазми. Спектр випромінювання низькотемпературної (наприклад, газорозрядної) П. складається з окремих спектральних ліній. У газосвітних трубках, застосовуваних, зокрема, для цілей реклами і освітлення (лампи «денного світла»), поряд з іонізацією відбувається і зворотний процес - рекомбінація іонів і електронів, що дає так зване рекомбінаційно випромінювання зі спектром у вигляді широких смуг.

Для високотемпературної П. зі значним ступенем іонізації характерно гальмівне випромінювання з безперервним спектром, що виникає при зіткненнях електронів з іонами. У магнітному полі ларморовской обертання електронів П. призводить до появи так званого магнітотормозного випромінювання на гармоніках циклотронної частоти, особливо істотного при великих (релятивістських) енергіях електронів. Важливу роль в космічній П. грає вимушене випромінювання типу зворотного Комптона ефекту . Їм, а також магнітно-гальмівним механізмом обумовлено випромінювання деяких космічних туманностей, наприклад Крабовидной.

Корпускулярним випромінюванням П. називаються швидкі частинки, що вилітають з нерівноважної П. в результаті розвитку різних типів нестійкостей. В першу чергу в П. розгойдуються будь-які характерні коливання, енергія яких потім передається невеликій групі «резонансних» частинок (див. Вище). Мабуть, цим механізмом пояснюється прискорення не дуже енергійних космічних частинок в атмосфері Сонця і в туманностях, що утворюються при спалахах наднових зірок типу пульсара в Крабовидної туманності.

Діагностика плазми. Помістивши в П. електричний зонд (маленький електрод) і реєструючи залежність струму від напруги, що подається, можна визначити температуру і щільність П. За допомогою мініатюрної індукційної котушки - «магнітного зонда» - можна вимірювати зміна магнітного поля в часі. Ці способи пов'язані, проте, з активним втручанням в П. і можуть внести небажані забруднення. До чистішим методів належать «просвічування» П. пучками нейтральних частинок і пучками радіохвиль. Лазерне просвічування П. в різних варіантах, в тому числі з використанням голографії , Є найбільш тонким і до того ж локальним методом лабораторної діагностики П.

Часто використовують також пасивні методи діагностики - спостереження спектра випромінювання П. (єдиний метод в астрономії), висновок швидких нейтральних атомів, що утворилися в результаті перезарядки іонів в П., вимір рівня радіошумів. Щільну П. вивчають за допомогою надшвидкісний кінозйомки (кілька млн. кадрів в сек) і розгортки оптичної . У дослідженнях по УТС реєструється також рентгенівський спектр гальмівного випромінювання і нейтронне випромінювання дейтерієвої П.

Застосування плазми. Високотемпературна П. (Т ~ 108 К) з дейтерію и тритію - основний об'єкт досліджень по УТС. Така П. створюється шляхом нагрівання і швидкого стиснення П. струмом (використовується також високочастотний підігрів) або шляхом інжекції високоенергічних нейтральних атомів в магнітне поле, де вони іонізуются, або опроміненням мішені потужними лазерами або релятивістськими електронними пучками.

Низькотемпературна П. (Т ~ 103 К) знаходить застосування в газорозрядних джерелах світла и в газових лазерах , в термоелектронних преобразователях теплової енергії в електричну і в магнитогидродинамических (МГД) генераторах, де струмінь П. гальмується в каналі з поперечним магнітним полем В, що призводить до появи між верхнім і нижнім електродами (рис. 9) електричного поля напруженістю Е порядку B u / c (u - швидкість потоку П.); напруга з електродів подається в зовнішній ланцюг.

Якщо «звернути» МГД-генератор, пропускаючи через П. в магнітному полі ток із зовнішнього джерела, утворюється плазмовий двигун , Вельми перспективний для тривалих космічних польотів.

плазматрони , Що створюють струменя щільної низькотемпературної П., широко застосовуються в різних областях техніки. Зокрема, з їх допомогою ріжуть і зварюють метали, наносять покриття (див. плазмова металургія , плазмова обробка , плазмове буріння ). В плазмохімії низькотемпературну П. використовують для отримання деяких хімічних сполук, наприклад галогенідів інертних газів типу KrF, які не вдається отримати ін. шляхом. Крім того, високі температури П. призводять до високої швидкості протікання хімічних реакцій - як прямих реакцій синтезу, так і зворотних реакцій розкладання. Якщо виробляти синтез «на прольоті» плазмового струменя, розширюючи і тим самим швидко охолоджуючи її на наступній ділянці (така операція називається «загартуванням»), то можна ускладнити зворотні реакції розкладання і суттєво підвищити вихід необхідного продукту.

Літ .: Арцимовіч Л. А., Елементарна фізика плазми, 3 вид., М., 1969; его ж. Керовані термоядерні реакції, 2 вид., М., 1963; Франк-Каменецький Д. А., Лекції з фізики плазми, М., 1963; Альвен Г., Фельтхаммар К.-Г., Космічна електродинаміка, пер. з англ., 2 вид., М., 1967; Спітцер Л., Фізика Повністю іонізованого газу, пров. з англ., М., 1957; Гінзбург В. Л., Поширення електромагнітних хвиль в плазмі, 2 вид., М., 1967; Трубників Б. А., Введення в теорію плазми, М., 1969; Питання теорії плазми. Сб., Під ред. М. А. Леонтовича, в. 1-7, М., 1963-73.

Б. А. Трубников.

Мал. 4. При високій електропровідності середовища силові лінії магнітного поля В рухаються разом з нею (властивість вмороженності силових ліній), v - швидкість середовища.

Мал. 9. Схема МГД - генератора, що перетворює кінетичну енергію рухомої плазми в електричну енергію. R - зовнішнє навантаження генератора, по якій протікає струм I.

Мал. 1. Електрони, вилітаючи за інерцією з плазми, порушують квазінейтральность на довжині близько дебаєвсьного радіусу екранування D і підвищують потенціал плазми (ni, і ne - відповідно, щільності іонів і електронів).

Мал. 3. Електрон, що пролітає повз іона, рухається по гіперболі. - кут відхилення.

Мал. 7. Токамак. Токи, поточні в провідному кожусі, перешкоджають змішуванню плазмового шнура.

Мал. 8. Синусоїдальний профіль щільності електронів в монохроматичної плазмової хвилі.

Мал. 2. Обертання іонів і електронна по ларморовським спіралям послаблює зовнішнє магнітне поле (диамагнетизм плазми). Радіус обертання іона із зарядом е> 0 більше, ніж у електрона (е <0). v ║ і v ^ - паралельні і перпендикулярні магнітному полю В складові швидкостей часток.

Мал. 6. Освіта перетяжок на каналі розряду, стисненого власним магнітним полем. I - струм; В - індукція магнітного поля, що дорівнює нулю всередині розряду.

Мал. 5. Космічна частка, захоплена в радіаційному поясі, рухається по звивистій траєкторії навколо Землі.