Handlingsförbud: Följande material hålls online för arkivändamål.

(Filer i röd-historia) Index 4.Elektroner 4H. Thomson, 1896 4a. Elektrisk vätska 5. Fältlinjer 5H. Faraday 1846 5a-1. EM-induktion–1 5a-2. EM-induktion–2 6. EM-vågor 7. Plasma 7a.Fluorescerande lampa 7H. Langmuir, 1927 8.Positiva joner 8H. Arrhenius, 1884

Plasma kallas ibland för ”det fjärde materiatillståndet”, utöver de välkända tre – fast, flytande och gas. Det är en gas där atomer har brutits upp i fritt flytande negativa elektroner och positiva joner, atomer som har förlorat elektroner och lämnas kvar med en positiv elektrisk laddning. I den lägre atmosfären där vi bor tar varje atom som förlorar en elektron (t.ex. genom att träffas av en snabb kosmisk strålningspartikel) snart tillbaka den eller en likadan. Situationen är helt annorlunda vid höga temperaturer, som till exempel på solen. Ju varmare gasen är, desto snabbare rör sig dess atomer och molekyler, och vid mycket höga temperaturer är kollisionerna mellan sådana snabbt rörliga atomer tillräckligt våldsamma för att slita bort elektroner. I solens atmosfär ”joniseras” en stor del av atomerna vid varje tidpunkt av sådana kollisioner, och gasen fungerar som en plasma. Till skillnad från svala gaser (t.ex. luft vid rumstemperatur) leder plasma elektricitet och påverkas starkt av magnetfält. Lysrörslampan, som används ofta i hemmet och på jobbet, innehåller en förtunnad inert gas med en bråkdel av en procent kvicksilverånga, som producerar en plasma när den värms upp och rörs om av elektricitet, från den kraftledning som lampan är ansluten till. Kraftledningen gör den ena änden elektriskt positiv och den andra negativ (se ritningen nedan), vilket gör att (+)-joner accelereras mot (-)-änden och (-)-elektroner mot (+)-änden. De accelererade partiklarna får energi, kolliderar med atomer, kastar ut ytterligare elektroner och upprätthåller på så sätt plasmat, även om vissa andra partiklar kombineras på nytt. Kollisionerna gör också att kvicksilveratomer avger ljus, och i själva verket är denna ljuskälla effektivare än vanliga glödlampor. Neonskyltar och gatubelysning fungerar enligt en liknande princip, och vissa plasmanordningar används (eller användes) i elektronik.

Som nämnts består solen av plasma. En annan viktig plasma i naturen är jonosfären, som börjar ca 70-80 km över marken. Här slits elektroner från atomer av solljus med korta våglängder, från ultraviolett till röntgenstrålar: de rekombineras inte alltför lätt eftersom atmosfären blir alltmer sällsynt på hög höjd och kollisioner inte är vanliga. I den lägsta delen av jonosfären, ”D-skiktet” på 70-90 km höjd, sker fortfarande tillräckligt många kollisioner för att den ska försvinna efter solnedgången. Då rekombineras de kvarvarande jonerna och elektronerna, medan det i avsaknad av solljus inte längre bildas nya joner och elektroner. Detta skikt återskapas dock vid soluppgången. Över 200 km är kollisionerna så sällsynta att jonosfären består dag och natt.

Den övre jonosfären sträcker sig många tusen kilometer ut i rymden och smälter samman med magnetosfären, vars plasma i allmänhet är mer sällsynt men också mycket hetare. Jonerna och elektronerna i magnetosfärens plasma kommer delvis från jonosfären nedanför, delvis från solvinden (nästa stycke), och många detaljer om deras inträde och uppvärmning är fortfarande oklara.

Slutligen finns den interplanetära plasman – solvinden. Solens yttersta skikt, koronan, är så varmt att inte bara alla dess atomer joniseras, utan att de atomer som har börjat med många elektroner får flera av dem (ibland alla) rivna av, inklusive djupare liggande elektroner som är starkare bundna. Exempelvis har karakteristiskt ljus upptäckts i koronan från järn som förlorat 13 elektroner.

Denna extrema temperatur gör också att plasman i koronan inte hålls fångad av solens gravitation, utan strömmar i stället ut i alla riktningar och fyller solsystemet långt bortom de mest avlägsna kända planeterna. Genom solvinden formar solen jordens avlägsna magnetfält, och vindens snabba flöde (~400 km/s) levererar den energi som i slutändan driver polar norrskenet, strålningsbältena och magnetiska stormfenomen.

Fortsatt läsning:

Plasmafysik är ett svårt, matematiskt område, vars studier kräver en grundlig förståelse av elektromagnetisk teori. Vissa högskoleböcker om elektricitet och magnetism behandlar aspekter av plasmafysik, t.ex. kapitel 10 i ”Classical Electrodynamics” av J.D. Jackson. Frågor från användare:
*** Elektrisk och magnetisk energi
*** Hur kan man begränsa ett plasma?
*** Kan plasmafysik förklara kulblixtar?
*** Är eld ett plasma?
*** Kan rymdplasma bidra till rymdfarkosternas framdrivning?