Disclaimer: Het volgende materiaal wordt online gehouden voor archiefdoeleinden.

(Bestanden in rood-geschiedenis) Index 4.Electrons 4H. Thomson, 1896 4a. Elektrische vloeistof 5. Veldlijnen 5H. Faraday 1846 5a-1. EM-inductie-1 5a-2. EM-Inductie–2 6. EM-golven 7. Plasma 7a.Fluorescentielamp 7H. Langmuir, 1927 8.Positieve ionen 8H. Arrhenius, 1884

Plasma wordt soms “de vierde toestand van de materie” genoemd, naast de bekende drie – vast, vloeibaar en gas. Het is een gas waarin atomen zijn opgesplitst in vrij zwevende negatieve elektronen en positieve ionen, atomen die elektronen hebben verloren en zijn achtergebleven met een positieve elektrische lading. In de lagere atmosfeer waarin wij leven, herovert elk atoom dat een elektron verliest (bijvoorbeeld door geraakt te worden door een snel deeltje van kosmische straling) dit elektron of een soortgelijk atoom snel weer terug. Bij hoge temperaturen, zoals op de zon, is de situatie heel anders. Hoe heter het gas, hoe sneller de atomen en moleculen bewegen, en bij zeer hoge temperaturen zijn de botsingen tussen zulke snel bewegende atomen hevig genoeg om er elektronen af te rukken. In de atmosfeer van de Zon wordt een groot deel van de atomen op elk moment “geïoniseerd” door dergelijke botsingen, en het gas gedraagt zich als een plasma. In tegenstelling tot koele gassen (b.v. lucht bij kamertemperatuur), geleiden plasma’s elektriciteit en worden zij sterk beïnvloed door magnetische velden. De fluorescentielamp, die thuis en op het werk op grote schaal wordt gebruikt, bevat een ijl inert gas met een fractie van een procent kwikdamp, dat een plasma produceert wanneer het wordt verhit en in beweging gebracht door elektriciteit, afkomstig van de stroomkabel waarop de lamp is aangesloten. De stroomkabel maakt één uiteinde elektrisch positief, het andere negatief (zie tekening hieronder) waardoor (+) ionen worden versneld naar het (-) uiteinde, en (-) elektronen naar het (+) uiteinde. De versnelde deeltjes winnen energie, botsen met atomen, stoten extra elektronen uit en houden zo het plasma in stand, zelfs als sommige andere deeltjes opnieuw samenkomen. De botsingen zorgen er ook voor dat kwikatomen licht uitstralen, en in feite is deze lichtbron efficiënter dan conventionele gloeilampen. Neonreclames en straatlantaarns werken volgens een soortgelijk principe, en sommige plasma-apparaten worden (of werden) gebruikt in de elektronica.

Zoals opgemerkt bestaat de zon uit plasma. Een ander belangrijk plasma in de natuur is de ionosfeer, die ongeveer 70-80 km boven de grond begint. Hier worden elektronen van atomen gescheurd door zonlicht met korte golflengten, variërend van ultraviolet tot röntgenstraling: zij recombineren niet al te gemakkelijk omdat de atmosfeer op grote hoogte steeds ijler wordt en botsingen niet frequent zijn. In het laagste deel van de ionosfeer, de “D-laag” op 70-90 km, komen nog voldoende botsingen voor om na zonsondergang te verdwijnen. Dan recombineren de resterende ionen en elektronen, terwijl er bij afwezigheid van zonlicht geen nieuwe meer worden geproduceerd. Bij zonsopgang wordt die laag echter weer opgebouwd. Boven 200 km zijn botsingen zo zeldzaam dat de ionosfeer dag en nacht blijft bestaan.

De ionosfeer aan de bovenzijde strekt zich vele duizenden km in de ruimte uit en versmelt met de magnetosfeer, waarvan de plasma’s over het algemeen ijler, maar ook veel heter zijn. De ionen en elektronen van het magnetosferische plasma zijn deels afkomstig van de ionosfeer eronder, deels van de zonnewind (volgende paragraaf), en veel details van hun binnenkomst en verhitting zijn nog onduidelijk.

Tenslotte is er het interplanetaire plasma – de zonnewind. De buitenste laag van de Zon, de corona, is zo heet dat niet alleen alle atomen geïoniseerd zijn, maar dat van de atomen die met veel elektronen zijn begonnen, er verscheidene (soms alle) worden afgescheurd, ook de dieper liggende elektronen die er sterker aan vastzitten. Zo is in de corona karakteristiek licht waargenomen van ijzer dat 13 elektronen heeft verloren.

Deze extreme temperatuur voorkomt ook dat het plasma van de corona gevangen wordt gehouden door de zwaartekracht van de Zon, en in plaats daarvan stroomt het in alle richtingen uit, en vult het zonnestelsel tot ver voorbij de verste bekende planeten. Via de zonnewind vormt de Zon het verre magnetische veld van de Aarde, en de snelle stroming van de wind (~400 km/s) levert de energie die uiteindelijk het pool noorderlicht, de stralingsgordels en de magnetische stormverschijnselen aandrijft.

Verder Lezen:

Plasmafysica is een moeilijk, wiskundig gebied, waarvan de studie een grondig begrip van de elektromagnetische theorie vereist. Sommige collegeteksten over elektriciteit en magnetisme behandelen aspecten van plasmafysica, b.v. hoofdstuk 10 van “Classical Electrodynamics” van J.D. Jackson. Vragen van gebruikers:
*** Elektrische en magnetische energie
*** Hoe bevat men een plasma?
*** Kan plasmafysica bolbliksem verklaren?
*** Is vuur een plasma?
*** Kan ruimteplasma helpen bij de voortstuwing van ruimteschepen?