În atmosfera inferioară în care trăim, orice atom care pierde un electron (de exemplu, prin lovirea de către o particulă rapidă de rază cosmică) îl recuperează în curând pe acesta sau unul asemănător. Situația este cu totul diferită la temperaturi ridicate, așa cum există pe Soare. Cu cât gazul este mai fierbinte, cu atât mai repede se mișcă atomii și moleculele sale, iar la temperaturi foarte ridicate, coliziunile dintre acești atomi în mișcare rapidă sunt suficient de violente pentru a smulge electronii. În atmosfera Soarelui, o fracțiune mare de atomi, în orice moment, este „ionizată” de astfel de coliziuni, iar gazul acționează ca o plasmă. Spre deosebire de gazele reci (de exemplu, aerul la temperatura camerei), plasmele conduc electricitatea și sunt puternic afectate de câmpurile magnetice. Lampa fluorescentă, utilizată pe scară largă în casă și la locul de muncă, conține un gaz inert rarefiat cu o fracțiune de procent de vapori de mercur, care produce o plasmă atunci când este încălzită și agitată de electricitate, de la linia electrică la care este conectată lampa. Linia electrică face ca un capăt să fie pozitiv din punct de vedere electric, iar celălalt negativ (a se vedea desenul de mai jos), ceea ce face ca ionii (+) să fie accelerați spre capătul (-), iar electronii (-) spre capătul (+). Particulele accelerate capătă energie, se ciocnesc cu atomii, ejectează electroni suplimentari și mențin astfel plasma, chiar dacă alte particule se recombină. Coliziunile fac, de asemenea, ca atomii de mercur să emită lumină și, de fapt, această sursă de lumină este mai eficientă decât becurile convenționale. Semnele de neon și luminile stradale funcționează pe un principiu similar, iar unele dispozitive cu plasmă sunt (sau au fost) folosite în electronică. |
Index
După cum s-a menționat, Soarele este format din plasmă. O altă plasmă importantă în natură este ionosfera, care începe la aproximativ 70-80 km deasupra solului. Aici, electronii sunt smulși de pe atomi de lumina solară cu lungimi de undă scurte, de la ultraviolete până la raze X: ei nu se recombină prea ușor, deoarece atmosfera devine din ce în ce mai rarefiată la altitudini mari și coliziunile nu sunt frecvente. În partea cea mai joasă a ionosferei, „stratul D” de la 70-90 km, există încă suficiente coliziuni pentru a face să dispară după apusul soarelui. Apoi, ionii și electronii rămași se recombină, în timp ce, în absența luminii solare, nu se mai produc altele noi. Cu toate acestea, stratul respectiv este restabilit la răsăritul soarelui. La peste 200 km, coliziunile sunt atât de rare încât ionosfera persistă zi și noapte.
Ionosfera de la suprafață se extinde cu multe mii de km în spațiu și fuzionează cu magnetosfera, ale cărei plasme sunt în general mai rarefiate, dar și mult mai fierbinți. Ionii și electronii din plasma magnetosferică provin în parte din ionosfera de jos, în parte din vântul solar (paragraful următor), iar multe detalii ale intrării și încălzirii lor sunt încă neclare.
În cele din urmă, există plasma interplanetară – vântul solar. Stratul cel mai exterior al Soarelui, coroana, este atât de fierbinte încât nu numai că toți atomii săi sunt ionizați, dar cei care au pornit cu mulți electroni au mai mulți dintre ei (uneori chiar toți) smulși, inclusiv electronii de la adâncime, care sunt mai puternic atașați. De exemplu, lumina caracteristică a fost detectată în coroană de la fierul care a pierdut 13 electroni.
Această temperatură extremă împiedică, de asemenea, ca plasma din coroană să fie ținută captivă de gravitația Soarelui și, în schimb, ea se scurge în toate direcțiile, umplând sistemul solar mult dincolo de cele mai îndepărtate planete cunoscute. Prin intermediul vântului solar, Soarele modelează câmpul magnetic îndepărtat al Pământului, iar fluxul rapid al vântului (~400 km/s) furnizează energia care alimentează în cele din urmă aurora polară, centurile de radiații și fenomenele de furtună magnetică.
Lectură suplimentară:
Fizica plasmei este un domeniu dificil, matematic, al cărui studiu necesită o înțelegere aprofundată a teoriei electromagnetice. Unele texte universitare despre electricitate și magnetism tratează aspecte ale fizicii plasmei, de exemplu capitolul 10 din „Classical Electrodynamics” de J.D. Jackson. Întrebări de la utilizatori:
*** Energia electrică și magnetică
*** Cum se poate conține o plasmă?
*** Poate fizica plasmei să explice fulgerele cu bilă?
*** Este focul o plasmă?
*** Plasma spațială poate ajuta la propulsia navelor spațiale?
.