(赤枠内のファイル) Index 4.Electrons 4H. Thomson, 1896 4a. 電気流体 5. 電界線 5H. ファラデー 1846 5a-1. 電磁誘導-1 5a-2. EM Induction–2 6.EM Waves 7.Plasma 7a.Fluorescent lamp 7H. Langmuir, 1927 8.Positive Ion 8H. Arrhenius, 1884 |
冷たい気体(室温の空気など)とは異なり、プラズマは電気を通し、磁場の影響を強く受ける。 家庭や職場で広く使われている蛍光灯は、水銀蒸気が数パーセント含まれた希薄な不活性ガスで、ランプが接続されている電力線から、電気によって加熱・撹拌されるとプラズマを発生する。 電線は一端を電気的にプラスに、もう一端をマイナスにし(下図参照)、(プラス)イオンは(マイナス)端へ、(マイナス)電子は(プラス)端へ加速されます。 加速された粒子はエネルギーを得て、原子と衝突し、さらに電子を放出し、他の粒子が再結合してもプラズマを維持する。 また、この衝突によって水銀原子は発光し、実際、この光源は従来の電球よりも効率が高い。 ネオンサインや街灯も同様の原理で動作しており、電子機器にもプラズマデバイスが使われている(あるいは使われていた)。 自然界でもう一つ重要なプラズマは、地上約70~80kmから始まる電離層である。 ここでは、紫外線からX線までの波長の短い太陽光によって電子が原子から引き剥がされるが、高度が高くなると大気が希薄になり、衝突が少なくなるので、あまり容易に再結合することはない。 電離層の最下部、70-90kmの「D層」では、まだ十分な衝突があり、日没後には消滅してしまいます。 その後、残ったイオンと電子が再結合し、一方、太陽光がないため、新しいイオンが生成されなくなる。 しかし、日の出とともにその層は再確立される。 200km以上では、衝突は非常にまれであるため、電離層は昼も夜も存在します。
上部の電離層は何千kmも宇宙空間に広がり、磁気圏に合流します。 磁気圏プラズマのイオンや電子は、一部は下の電離層から、一部は太陽風(次項)からやってくるが、その侵入や加熱の詳細についてはまだ不明な点が多い。 太陽の最外層であるコロナは非常に高温で、すべての原子が電離するだけでなく、最初に多くの電子を持っていた原子は、そのうちのいくつかが(時にはすべてが)引きちぎられ、より強く付着した深部の電子も引きちぎられます。 例えば、コロナでは13個の電子を失った鉄から特徴的な光が検出されています。 この極端な温度は、コロナのプラズマが太陽の重力に捕らわれるのを防ぎ、代わりに四方に流れ出して、既知の最も遠い惑星をはるかに超えて太陽系を満たしているのです。 太陽風を通して、太陽は地球の遠方の磁場を形成し、風の速い流れ (~400 km/s) は、極域オーロラ、放射線帯、磁気嵐現象に最終的に力を与えるエネルギーを供給しています。 電気と磁気に関する大学の教科書の中には、プラズマ物理の側面を扱っているものがある。 ユーザーからの質問: |