Kizáró nyilatkozat: Az alábbi anyagot archiválási céllal tartjuk online.

(Fájlok a vörös-történetben) Index 4.Elektronok 4H. Thomson, 1896 4a. Elektromos folyadék 5. Mezővonalak 5H. Faraday 1846 5a-1. EM indukció–1 5a-2. EM indukció–2 6. EM hullámok 7. Plazma 7a.fluoreszkáló lámpa 7H. Langmuir, 1927 8.Pozitív ionok 8H. Arrhenius, 1884

A plazmát néha “az anyag negyedik állapotának” nevezik, a megszokott három – szilárd, folyékony és gáz – állapoton túl. Ez egy olyan gáz, amelyben az atomok szabadon lebegő negatív elektronokra és pozitív ionokra bomlanak, olyan atomokra, amelyek elektronokat vesztettek, és pozitív elektromos töltéssel maradtak. Az alsó légkörben, ahol élünk, minden atom, amely elveszít egy elektront (mondjuk egy gyors kozmikus sugárzású részecske által), hamarosan visszaszerzi azt vagy egy hasonlót. A helyzet egészen más magas hőmérsékleten, mint amilyen a Napon uralkodik. Minél forróbb a gáz, annál gyorsabban mozognak az atomjai és molekulái, és nagyon magas hőmérsékleten az ilyen gyorsan mozgó atomok közötti ütközések elég hevesek ahhoz, hogy elektronokat szakítsanak le. A Nap légkörében az atomok nagy része mindenkor “ionizálódik” az ilyen ütközések következtében, és a gáz plazmaként viselkedik. A hideg gázokkal (pl. a szobahőmérsékletű levegővel) ellentétben a plazmák vezetik az elektromosságot, és erősen hatnak rájuk a mágneses terek. Az otthon és a munkahelyeken széles körben használt fénycsövek egy százaléknyi higanygőzzel kevert inert gázt tartalmaznak, amely plazmát hoz létre, ha elektromossággal melegítik és mozgatják, mégpedig abból az elektromos hálózatból, amelyhez a lámpa csatlakozik. A tápvezeték az egyik végét elektromosan pozitívvá, a másikat negatívvá teszi (lásd az alábbi rajzot), aminek hatására a (+) ionok a (-) vég felé, a (-) elektronok pedig a (+) vég felé gyorsulnak. A felgyorsult részecskék energiát nyernek, atomokkal ütköznek, további elektronokat löknek ki, és így fenntartják a plazmát, még akkor is, ha néhány más részecske újra egyesül. Az ütközések hatására a higanyatomok is fényt bocsátanak ki, és valójában ez a fényforrás hatékonyabb, mint a hagyományos izzók. Hasonló elven működnek a neonreklámok és az utcai lámpák, és néhány plazmaberendezést az elektronikában is használnak (vagy használtak).

Mint említettük, a Nap plazmából áll. Egy másik fontos plazma a természetben az ionoszféra, amely körülbelül 70-80 km magasságban kezdődik. Itt a rövid hullámhosszú, az ultraibolyától a röntgensugárzásig terjedő napfény elektronokat szakít le az atomokról: ezek nem egyesülnek túl könnyen, mert a légkör a nagy magasságban egyre ritkábbá válik, és az ütközések nem gyakoriak. Az ionoszféra legalsó részén, a 70-90 km magasságban lévő “D-rétegben” még mindig elég ütközés történik ahhoz, hogy napnyugta után eltűnjön. Ekkor a megmaradt ionok és elektronok rekombinálódnak, míg napfény hiányában már nem keletkeznek újak. Ez a réteg azonban napfelkeltekor újra létrejön. 200 km felett már olyan ritkák az ütközések, hogy az ionoszféra éjjel-nappal fennmarad.

A felső ionoszféra sok ezer kilométerre nyúlik az űrbe, és összeolvad a magnetoszférával, amelynek plazmája általában ritkább, de sokkal forróbb is. A magnetoszféra plazmájának ionjai és elektronjai részben a lenti ionoszférából, részben a napszélből származnak (következő bekezdés), és bejutásuk és felmelegedésük sok részlete még tisztázatlan.

Végül létezik a bolygóközi plazma – a napszél. A Nap legkülső rétege, a korona olyan forró, hogy nemcsak minden atomja ionizálódik, hanem azokból, amelyek sok elektronnal indultak, több is leszakad (néha az összes), beleértve a mélyebben fekvő, erősebben kötött elektronokat is. A koronában például olyan vasból származó jellegzetes fényt észleltek, amely 13 elektronját vesztette el.

Ez a rendkívüli hőmérséklet azt is megakadályozza, hogy a korona plazmáját a Nap gravitációja fogva tartsa, ehelyett minden irányba szétáramlik, és kitölti a Naprendszert, messze túl a legtávolabbi ismert bolygókon. A napszél révén a Nap alakítja a Föld távoli mágneses terét, és a szél gyors áramlása (~400 km/s) szolgáltatja azt az energiát, amely végül a sarki sarki fényt, a sugárzási öveket és a mágneses viharjelenségeket táplálja.

További olvasmányok:

A plazmafizika nehéz, matematikai terület, amelynek tanulmányozásához az elektromágneses elmélet alapos ismerete szükséges. Az elektromosságról és mágnesességről szóló néhány főiskolai szöveg foglalkozik a plazmafizika aspektusaival, pl. J. D. Jackson “Klasszikus elektrodinamika” című könyvének 10. fejezete. A felhasználók kérdései:
*** Elektromos és mágneses energia
*** Hogyan lehet a plazmát megfékezni?
*** A plazmafizika megmagyarázza a gömbvillámokat?
*** A tűz plazma?
*** Segíthet-e az űrplazma az űrhajók meghajtásában?