Zastrzeżenie: poniższe materiały są przechowywane w sieci w celach archiwalnych.

(Pliki w czerwonej historii) Indeks 4.Elektrony 4H. Thomson, 1896 4a. Ciecz elektryczna 5. Linie pola 5H. Faraday 1846 5a-1. Indukcja EM–1 5a-2. Indukcja EM–2 6. Fale EM 7. Plazma 7a.Świetlówka 7H. Langmuir, 1927 8.Jony dodatnie 8H. Arrhenius, 1884

Plazma jest czasami nazywana „czwartym stanem materii”, poza znanymi trzema – ciałem stałym, cieczą i gazem. Jest to gaz, w którym atomy zostały rozbite na swobodnie pływające ujemne elektrony i dodatnie jony, atomy, które straciły elektrony i pozostały z dodatnim ładunkiem elektrycznym. W dolnej atmosferze, gdzie żyjemy, każdy atom, który straci elektron (powiedzmy, przez uderzenie przez szybką cząstkę promieniowania kosmicznego) szybko go odzyskuje lub podobny. Sytuacja jest zupełnie inna w wysokich temperaturach, takich jakie panują na Słońcu. Im gorętszy gaz, tym szybciej poruszają się jego atomy i cząsteczki, a w bardzo wysokich temperaturach zderzenia między takimi szybko poruszającymi się atomami są na tyle gwałtowne, że odrywają elektrony. W atmosferze Słońca duża część atomów w każdej chwili jest „zjonizowana” w wyniku takich zderzeń, a gaz zachowuje się jak plazma. W przeciwieństwie do chłodnych gazów (np. powietrza w temperaturze pokojowej), plazmy przewodzą prąd elektryczny i są pod silnym wpływem pól magnetycznych. Lampa fluorescencyjna, szeroko stosowana w domu i w pracy, zawiera rozrzedzony gaz obojętny z ułamkiem procenta pary rtęci, który wytwarza plazmę po podgrzaniu i wzburzeniu przez elektryczność, z linii energetycznej, do której lampa jest podłączona. Linia zasilająca powoduje, że jeden jej koniec jest elektrycznie dodatni, a drugi ujemny (patrz rysunek poniżej), co powoduje, że jony (+) są przyspieszane w kierunku końca (-), a elektrony (-) w kierunku końca (+). Przyspieszone cząstki zyskują energię, zderzają się z atomami, wyrzucają dodatkowe elektrony i w ten sposób utrzymują plazmę, nawet jeśli niektóre inne cząstki ponownie się łączą. Zderzenia te powodują również emisję światła przez atomy rtęci i w rzeczywistości to źródło światła jest bardziej wydajne niż konwencjonalne żarówki. Na podobnej zasadzie działają neony i latarnie uliczne, a niektóre urządzenia plazmowe są (lub były) wykorzystywane w elektronice.

Jak wspomniano, Słońce składa się z plazmy. Inną ważną plazmą w przyrodzie jest jonosfera, zaczynająca się około 70-80 km nad ziemią. Tutaj elektrony są odrywane od atomów przez światło słoneczne o krótkich falach, od ultrafioletu do promieniowania rentgenowskiego: nie rekombinują one zbyt łatwo, ponieważ na dużych wysokościach atmosfera staje się coraz bardziej rozrzedzona i zderzenia nie są częste. Najniższa część jonosfery, „warstwa D” na wysokości 70-90 km, ma jeszcze wystarczająco dużo zderzeń, aby spowodować jej zanik po zachodzie słońca. Wówczas pozostałe jony i elektrony rekombinują, a przy braku światła słonecznego nowe nie są już wytwarzane. Warstwa ta jest jednak odbudowywana o wschodzie Słońca. Powyżej 200 km zderzenia są tak rzadkie, że jonosfera utrzymuje się dzień i noc.

Górna jonosfera rozciąga się na wiele tysięcy km w przestrzeń i łączy się z magnetosferą, której plazma jest na ogół bardziej rozrzedzona, ale i znacznie gorętsza. Jony i elektrony plazmy magnetosferycznej pochodzą częściowo z jonosfery poniżej, częściowo z wiatru słonecznego (następny paragraf), a wiele szczegółów ich wejścia i ogrzewania jest wciąż niejasnych.

Wreszcie, istnieje plazma międzyplanetarna – wiatr słoneczny. Najbardziej zewnętrzna warstwa Słońca, korona, jest tak gorąca, że nie tylko wszystkie atomy są zjonizowane, ale te, które zaczęły z wieloma elektronami, mają kilka z nich (czasami wszystkie) oderwane, włączając w to głębiej leżące elektrony, które są mocniej przytwierdzone. Na przykład, charakterystyczne światło zostało wykryte w koronie z żelaza, które straciło 13 elektronów.

Ta ekstremalna temperatura zapobiega również temu, aby plazma korony była trzymana w niewoli przez grawitację Słońca, i zamiast tego wypływa we wszystkich kierunkach, wypełniając Układ Słoneczny daleko poza najbardziej odległe znane planety. Poprzez wiatr słoneczny Słońce kształtuje odległe pole magnetyczne Ziemi, a szybki przepływ wiatru (~400 km/s) dostarcza energii, która ostatecznie zasila zorze polarne, pasy radiacyjne i zjawiska burz magnetycznych.

Dalsza lektura:

Fizyka plazmy jest trudną, matematyczną dziedziną, której badanie wymaga dokładnego zrozumienia teorii elektromagnetycznej. Niektóre podręczniki na studiach z elektryczności i magnetyzmu zajmują się aspektami fizyki plazmy, np. rozdział 10 „Klasycznej elektrodynamiki” J.D. Jacksona. Pytania od użytkowników:
*** Energia elektryczna i magnetyczna
*** Jak zamknąć plazmę?
*** Czy fizyka plazmy może wyjaśnić błyskawice kuliste?
*** Czy ogień jest plazmą?
*** Czy plazma kosmiczna może pomóc w napędzaniu statków kosmicznych?
*** Czy plazma kosmiczna może pomóc w napędzaniu statków kosmicznych?