Плазма определение в физике. Плазма в физике: четвертое состояние вещества и его удивительные свойства

Что такое плазма в физике. Как образуется плазменное состояние вещества. Чем плазма отличается от газа. Где в природе встречается плазма. Как используется плазма в науке и технике.

Что такое плазма и как она образуется

Плазма — это ионизированный газ, в котором значительная часть атомов или молекул потеряла один или несколько электронов. В результате плазма состоит из свободных электронов, положительно заряженных ионов и нейтральных атомов или молекул.

Основные способы получения плазмы:

• Нагрев газа до очень высоких температур (тепловая ионизация)
• Воздействие сильного электрического поля (электрическая ионизация)
• Облучение газа высокоэнергетическими частицами или фотонами (лучевая ионизация)

При достаточно сильной ионизации плазма приобретает особые свойства, отличающие ее от обычного газа. Поэтому плазму часто называют «четвертым состоянием вещества» наряду с твердым, жидким и газообразным.

Основные свойства и характеристики плазмы

Плазма обладает рядом уникальных свойств:

• Высокая электропроводность
• Сильное взаимодействие с электромагнитными полями
• Коллективное поведение частиц
• Квазинейтральность (примерное равенство концентраций положительных и отрицательных зарядов)
• Самоорганизация и образование структур

Важнейшими параметрами, характеризующими состояние плазмы, являются:

• Температура электронов и ионов
• Концентрация заряженных частиц
• Степень ионизации
• Дебаевский радиус экранирования
• Плазменная частота

Чем плазма отличается от газа

Хотя плазма часто рассматривается как особое агрегатное состояние вещества, она во многом похожа на газ. Каковы же ключевые отличия плазмы от обычного газа?

1. Наличие свободных носителей заряда (электронов и ионов)
2. Высокая электропроводность
3. Сильное взаимодействие с электромагнитными полями
4. Коллективные эффекты в поведении частиц
5. Способность к самоорганизации и образованию структур

Из-за наличия свободных зарядов плазма может проводить электрический ток и взаимодействовать с магнитными полями. Это кардинально отличает ее от нейтрального газа.

Виды и классификация плазмы

Существует множество видов плазмы, различающихся по своим свойствам и условиям образования:

• Высокотемпературная и низкотемпературная плазма
• Равновесная и неравновесная плазма
• Идеальная и неидеальная плазма
• Столкновительная и бесстолкновительная плазма
• Изотропная и анизотропная плазма
• Квазинейтральная и нескомпенсированная плазма

Особый интерес представляет квантовая плазма, в которой важную роль играют квантовые эффекты. Она может образовываться при сверхвысоких плотностях и низких температурах.

Где в природе встречается плазма

Хотя на Земле плазма в естественных условиях встречается редко, во Вселенной она является преобладающим состоянием вещества. По оценкам ученых, более 99% видимого вещества во Вселенной находится в состоянии плазмы.

Основные природные плазменные объекты и явления:

• Звезды (в том числе наше Солнце)
• Солнечный ветер и солнечная корона
• Межзвездная среда
• Ионосфера и магнитосфера Земли
• Полярные сияния
• Молнии
• Пламя

На Земле плазма в основном встречается в верхних слоях атмосферы. Ионосфера Земли состоит из плазмы, образованной под действием солнечного излучения.

Применение плазмы в науке и технике

Уникальные свойства плазмы позволяют использовать ее во многих областях науки и техники:

• Управляемый термоядерный синтез
• Плазменные двигатели для космических аппаратов
• Плазменная обработка материалов (резка, сварка, напыление)
• Плазменные дисплеи
• Газоразрядные источники света
• Плазмохимия
• Плазменная медицина

Одна из важнейших задач современной физики — осуществление управляемого термоядерного синтеза в плазме. Это может открыть человечеству доступ к практически неисчерпаемому источнику энергии.

Методы исследования и диагностики плазмы

Изучение свойств плазмы требует специальных методов диагностики. Основные способы исследования плазмы:

• Зондовые методы
• Спектроскопические методы
• Лазерные методы
• Микроволновые методы
• Корпускулярная диагностика
• Магнитные измерения

Важную роль в изучении плазмы играет компьютерное моделирование. Современные суперкомпьютеры позволяют проводить сложные расчеты поведения плазмы в различных условиях.

Теоретическое описание плазмы

Для теоретического описания плазмы используются различные подходы:

• Кинетическая теория
• Магнитогидродинамика (МГД)
• Многожидкостные модели
• Гибридные модели

Выбор конкретного подхода зависит от условий задачи и параметров плазмы. Для описания быстрых процессов в разреженной плазме используется кинетический подход, а для медленных процессов в плотной плазме — гидродинамический.

Современные проблемы физики плазмы

Несмотря на значительный прогресс в понимании свойств плазмы, многие вопросы остаются открытыми. Ключевые проблемы современной физики плазмы:

• Удержание высокотемпературной плазмы для термоядерного синтеза
• Турбулентность в плазме
• Ускорение частиц в космической плазме
• Нелинейные явления и самоорганизация в плазме
• Пылевая и комплексная плазма

Решение этих проблем имеет огромное значение как для фундаментальной науки, так и для практических приложений плазмы.

Определение понятия плазмы НПФ «Янтарь»

Раздел    Научно-популярные статьи об ионизации воздуха  

Плазмой называется ионизованный газ, в котором атомы (все или значительная часть из них) потеряли по одному или по несколько принадлежавших им электронов и превратились в положительные ионы. Это — предварительное определение плазмы как особого состояния вещества; более точное определение дано несколько ниже.

В общем случае плазма представляет собой смесь трех компонент и содержит свободные электроны, положительные ионы и нейтральные атомы (или молекулы). 

Плазма — это наиболее распространенное состояние вещества в природе. Солнце и звезды можно рассматривать как гигантские сгустки горячей плазмы. Внешняя поверхность земной атмосферы прикрыта плазменной оболочкой — ионосферой. Радиационные пояса, расположенные в околоземном пространстве, за пределами ионосферы, представляют собой весьма разреженные плазменные образования. В земных природных условиях, в лабораториях и в технике мы встречаемся с плазмой при различных газовых разрядах, так как любой газовый разряд (молния, искра, дуга и т. д.) связан с возникновением плазмы.

Роль главных стимулов в развитии исследований по физике плазмы всегда играли перспективы практических применений. Сначала плазма интересовала физиков как своеобразный проводник электрического тока и как источник света. В настоящее время новые методы подхода к изучению поведения плазмы органически связаны с большими техническими проблемами наших дней, для которых физика плазмы служит научным фундаментом. Важнейшими из этих проблем являются управляемый ядерный синтез и магнитогидродинамическое преобразование тепловой энергии в электрическую. Возможно, что в недалеком будущем физика плазмы глубоко проникнет также в ускорительную технику. 

Исследование явлений, происходящих в плазме, представляет, однако, интерес не только в связи с различными практическими применениями. Плазма — это материальная среда, образованная коллективом частиц, взаимодействующих друг с другом по наиболее простым законам с помощью электростатических кулоновских сил. До сих пор программа теоретического анализа плазменных процессов выполнена лишь частично и в ней остается много белых пятен.

Электрические силы, связывая разноименные заряды в плазме, обеспечивают ее квазинейтральность, т. е. приблизительное равенство концентраций электронов и ионов. Всякое разделение зарядов, обусловленное смещением группы электронов относительно ионов, должно приводить к возникновению электрических полей, стремящихся скомпенсировать созданное возмущение. Поля растут с увеличением концентрации частиц и в случае плотной плазмы могут достигнуть очень больших значений. Для того чтобы оценить напряженность полей, возникающих при нарушении нейтральности плазмы, предположим, что в некотором объеме произошло полное разделение зарядов и внутри этого объема остались заряды только одного знака. Приведем пример. Пусть полностью ионизованная плазма получена из водорода, находившегося первоначально при нормальной температуре и давлении в 1 мм рт. ст. В каждом кубическом сантиметре такой плазмы будет примерно по 7*10¹¹ ионов и электронов. В этом случае E ~ 10¹⁰ в/см. Поэтому, если резкое нарушение квазинейтральности происходит в объеме с диаметром порядка 1 мм, то электрические поля превзойдут 10⁹ в/см и в пределах этого объема возникнет разность потенциалов порядка 10⁸ в. Ясно, что подобное разделение зарядов совершенно нереально. Даже в гораздо более разреженной плазме резкое нарушение квазинейтральности в объемах указанной величины будет немедленно ликвидироваться возникающими электрическими полями. Поле будет выталкивать из объема, где произошла декомпенсация зарядов, частицы одного знака и втягивать в эту область частицы противоположного знака. Однако, если выделить в плазме достаточно малый объем, то в нем квазинейтральность может и не сохраняться вследствие того, что поле, созданное избытком частиц одного знака, окажется слишком слабым для того, чтобы существенно повлиять на движение частиц.

Характерная длина d была впервые введена Дебаем при рассмотрении теории сильных электролитов. В дальнейшем это понятие перенесли в физику плазмы. Общепринято называть величину d дебаевским радиусом, или дебаевской длиной

d ~ 7 (T/n)^1/2

Здесь T — температура плазмы, которую мы принимаем одинаковой для электронной и ионной компонент. На рисунке зависимость величины d от плотности n показана в логарифмическом масштабе для нескольких значений температуры. Если дебаевский радиус характеризует пространственный масштаб областей декомпенсации, то время, в течение которого эти области существуют, получим, разделив d на скорость более быстрых частиц (электронов):

t=d/v_e

Величина 1/t, имеющая размерность частоты, совпадает с собственной частотой электростатических плазменных колебаний, возникающих в плазме при смещении групп электронов из равновесного положения. Эта частота называется плазменной.

Чем выше плотность плазмы, тем меньше масштабы декомпенсации зарядов в пространстве и во времени. Внутри области, занятой плотной и холодной плазмой, нарушения квазинейтральности могут происходить только в пределах достаточно малых объемов. В редкое и горячей плазме дебаевская длина может сделаться значительно больше размеров области, занятой плазмой. В этом случае реализуется независимое движение ионов и электронов и отсутствует автоматический механизм для выравнивания зарядов противоположных знаков.

Используя понятие о дебаевском радиусе, можно дать следующее уточненное определение плазмы как особого состояния вещества: собрание свободно движущихся разноименно заряженных частиц (т.е. ионизованный газ) называется плазмой, если дебаевская длина мала по сравнению с размерами объема, занимаемого газом. Это определение принадлежит Ленгмюру, основоположнику учения о плазме.

Следует сделать два замечания о введенных нами параметрах плазмы: концентрации и температуре

1. Электронная и ионная концентрации в общем случае не должны быть равны друг другу, так как в плазме могут присутствовать не только однозарядные, но также многозарядные ионы. Если обозначить через n₁ концентрацию однозарядных ионов, через n₂ — концентрацию ионов с двойным зарядом и т. д., то электронная концентрация n будет равна n₁+2n₂+Зn₃+…. Однако в дальнейшем будем рассматривать главным образом случаи, когда концентрации электронов и ионов равны друг другу (это, в частности, справедливо для чистой водородной плазмы). Учет влияния многозарядных ионов на основные процессы в плазме обычно не составляет трудности.
2. Введение величины Т в качестве температуры плазмы оправдано только в том случае, если средняя кинетическая энергия электронов и ионов одинакова. В общем случае в плазме следует различать по меньшей мере две температуры: электронную Т_e, и ионную Т_i. В плазме, которая создается в лабораторных условиях или в технических приборах, Т_e обычно значительно превосходит Т_i. Различие между Т_e и Т_i обусловлено громадной разницей в величине массы электронов и ионов. Внешние источники электрического питания, с помощью которых создается плазма при различных формах разряда в газах, передают энергию электронной компоненте плазмы, так как именно электроны служат носителями тока. Ионы приобретают тепловую энергию благодаря столкновениям с быстро движущимися электронами. При таких столкновениях относительная доля кинетической энергии электрона, которая может быть передана иону, не может превосходить массы электрона и иона. Поскольку масса электрона меньше массы иона, электрон должен испытать очень много (несколько тысяч) столкновений, чтобы полностью отдать имеющийся у него излишек энергии.

Процесс обмена тепловой энергией между электронами и ионами в газоразрядной плазме идет параллельно с процессом приобретения энергии электронами от источников электрического питания и одновременно с уходом энергии из плазмы вследствие различных механизмов теплопередачи. В результате при электрическом разряде обычно поддерживается большой перепад температуры между электронами и ионами. Этот перепад, как правило, снижается при увеличении концентрации плазмы, так как число столкновений между электронами и ионами в заданном элементе объема плазмы растет пропорционально квадрату концентрации.

При некоторых специальных условиях, в частности при кратковременных импульсных разрядах, когда образуется сильно ионизованная плазма, Т_i может значительно превзойти Т_e.

Статья  составлена из материалов Л.А. Арцимовича А. Туктагуловым (НПФ Сапфир)
ПОЛНОЕ ИЛИ ЧАСТИЧНОЕ ЦИТИРОВАНИЕ ДАННОЙ СТАТЬИ ЗАПРЕЩЕНО

Природа плазмы

31.01.2020 12:48

7953

Добавить в закладки

Сегодня считается, что большинство вещества во Вселенной (99,9%) сосредоточено в виде плазмы — ионизированного газа. Именно из плазмы состоят, например, все звезды и бо́льшая часть межзвездного пространства. Чем отличается плазма от газообразного состояния вещества, ее применение в природе и научных исследованиях, какое отношение плазма имеет к молнии? Об этом на лекции в Библиотеке по естественным наукам РАН (БЕН РАН) рассказал Вячеслав Гришков — кандидат физико-математических наук, сотрудник лаборатории теории плазменных явлений ФИАН.

«Философы античности, начиная с Эмпедокла, утверждали, что мир состоит из четырех стихий: земли, воды, воздуха и огня. Это положение с учетом некоторых допущений укладывается в современное научное представление о четырех агрегатных состояниях вещества. Выходит, что земля — твердое состояние, вода — жидкое, воздух — газообразное, а плазме, очевидно, соответствует огонь. Свойства плазмы изучает физика плазмы»,

 — рассказал ученый.

Газы переходят в плазму при повышении температуры и фиксированном давлении. Горячая плазма почти всегда полностью ионизирована: молекулы газа начинают распадаться на составляющие их атомы, которые затем превращаются в ионы. 

«Плазма бывает не только природной, но и искусственной. Например, вещество внутри люминесцентных и неоновых ламп. Плазма земной природы — это молния, огни Святого Эльма, Северное сияние и даже языки пламени. А космическая и астрофизическая плазма — это звезды, солнечный ветер, межзвездные туманности», — приводит примеры Вячеслав Гришков.

Плазма в природе. Фото: https://sciencesinworld.wordpress.com

Наше Солнце в результате ядерных реакций испускает в окружающую среду огромное количество частиц (электронов, протонов и ядер атома гелия), которые летят со скоростью от 300 км/с. Это и есть так называемый солнечный ветер, который долетает до Земли за несколько суток. Из-за этого ветра Солнце теряет за одну секунду миллион тонн (по массе) своего вещества. Когда упомянутые альфа-частицы солнечного ветра как бы навиваются на магнитные поля Земли на полюсах и попадают в нашу атмосферу, вызывая ионизацию и возбуждение атомов газа в ней, появляется свечение — то самое завораживающее Северное сияние. Кстати, впервые разгадать тайну Полярного сияния удалось Михаилу Ломоносову. Именно он предположил, что природа этого явления электрическая.

Важное отличие плазмы от газообразного состояния вещества — электрическая проводимость. У плазмы она очень высока, а у газа крайне мала.

Среди отличий также число сортов частиц, распределение по скоростям, тип взаимодействий.

До сих пор остается до конца не изученной природа шаровой молнии. 

«Теорий очень много, причем самых разных, но единой версии пока нет. В 2010 году была выдвинута гипотеза о том, что когда происходит такая молния, образуются некие электромагнитные поля, которые каким-то образом воздействуют на наш мозг и мы видим светящиеся объекты там, где их нет. То есть это своего рода галлюцинация. Но в 2012 году китайские ученые обнаружили в шаровой молнии железо, кремний и кальций — важное отличие от обычной молнии, где светится азот. Возможно после этого научное сообщество более твердо поверило в существование шаровых молний. Первыми опытами можно считать опыты Николы Теслы. Также и Петр Капица, наш выдающийся ученый, изучал этот вопрос. Он получил сферический газовый разряд при атмосферном давлении в гелиевой среде»

,— рассказал лектор.

Нобелевский лауреат Петр Капица полагал, что шаровая молния подпитывается невидимым каналом линейной молнии. Он называл шаровую молнию редким явлением, не поддающимся систематическому изучению. Проникновение шаровой молнии в замкнутые помещения физик объяснял тем, что шаровые молнии следуют по пути коротковолновых электромагнитных колебаний, распространяющихся либо через отверстия, либо по печным трубами или проводам как по волноводам.

Статья Петра Капицы о природе шаровой молнии.

О Лектории БЕН РАН

Тематические лекции в Библиотеке по естественным наукам РАН — это уникальная возможность окунуться в мир естественных наук и открыть для себя его многообразие. Проводниками в этом интересном путешествии для вас станут ученые ведущих научно-исследовательских институтов Российской академии наук и преподаватели лучших ВУЗов Москвы.

 

Автор Янина Хужина

ФИАН бен ран лекторий бен ран петр капица физика плазмы физический институт лебедева ран

Информация предоставлена Информационным агентством «Научная Россия». Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.

НАУКА ДЕТЯМ

Трещин не будет: ученые обосновали использование строительных отходов в бетоне

12:00 / Физика

День ответственности перед планетой. 22 апреля отмечается Международный день Земли

10:30 / Климат, Наука и общество, Образование, Экология

Инженер ЦАГИ стал победителем чемпионата России по авиамодельному спорту

18:30 / Инженерия, Авиационная наука

Исследование: крошечные пластиковые частицы могут проникать в мозг

18:00 / Медицина, Экология

Ученые Пермского Политеха предлагают использовать промышленные отходы в строительстве дорог

17:30 / Новые технологии

Арктические водоросли сильно загрязнены микропластиком

17:15 / Биология, Экология

Специалисты ГосНИИАС на РНВТ–2023

17:00 / Информационные технологии

Разработан новый метод обнаружения ядовитого вещества из семян хлопчатника

16:30 / Биология, Химия

Портал «Научная Россия» представляет новый тематический раздел — «Авиационная наука»

15:00 / Инженерия, Космонавтика, Новые технологии, Авиационная наука

Академик-секретарь РАН Николай Бортников: Глубокая переработка руд все еще проблематична – «Интерфакс», Вячеслав Терехов

14:30 / Наука и общество

«Сергей Петрович Капица был голосом науки для миллионов людей». Академик К.В. Анохин о программе «Очевидное — невероятное»

24.02.2023

«Его передача до сих пор остается непревзойденным стандартом». Академик Валерий Тишков к юбилею «Очевидного — невероятного»

24.02.2023

«Подобно комете на усыпанном звездами небе». Академик А.Л. Асеев о программе «Очевидное — невероятное»

24.02.2023

Татьяна Черниговская: «Нам всем повезло, что мы знали Сергея Петровича Капицу как просветителя»

24.02.2023

Ректор РосНОУ Владимир Зернов: «Очевидное — невероятное» — это квинтэссенция человеческого интеллекта

24.02.2023

Леопольд Лобковский: «Сергей Капица — человек самого высокого уровня, с которым было просто общаться»

24.02.2023

Смотреть все

Что такое плазма? | Определение из TechTarget

К

• Участник TechTarget

Плазма — это форма материи, в которой многие электроны свободно блуждают среди ядер атомов. Плазму называют четвертым состоянием вещества, остальные три — твердое, жидкое и газообразное.

Обычно электроны в твердом, жидком или газообразном образце вещества остаются с одним и тем же атомным ядром. Некоторые электроны могут переходить от атома к атому, если в твердом теле или жидкости течет электрический ток, но движение происходит в виде коротких прыжков отдельных электронов между соседними ядрами. В плазме значительное число электронов имеет такие высокие энергетические уровни, что ни одно ядро ​​не может их удержать.

Атом, который потерял часть своих электронов, приобретя тем самым электрический заряд, называется ионом. Когда газ подвергается воздействию тепла или электрического поля, некоторые из его атомов превращаются в ионы, и говорят, что газ ионизируется. Ионизированный газ, в отличие от газа в нормальном состоянии, может проводить электрический ток в ограниченной степени. Если тепловое или электрическое поле становится экстремальным, многие атомы превращаются в ионы. Образовавшийся сверхионизированный газ представляет собой плазму, которая может проводить большой и продолжительный электрический ток.

Поведение и свойства плазмы вызвали интерес и творческую работу ученых и инженеров. Приложения включают электрические лампы, лазеры, медицинские устройства, преобразователи энергии, очистители воды и плоские видеодисплеи (см. Плазменный дисплей). Около 99% видимой части Вселенной состоит из плазмы.

Последнее обновление: март 2017 г.

Продолжить чтение о плазме

• Физика плазмы: термоядерный выскочка

• Плазма: четвертое состояние вещества

• См. наш гид по плоскопанельным телевизорам

SpaceX

SpaceX (Space Exploration Technologies Corporation) — производитель космических транспортных средств и аэрокосмической техники, основанный в 2002 году Илоном Маском.

Сеть

• основная полоса

  Основная полоса частот при передаче сигналов связи означает, что для отправки и приема цифровых сигналов доступен только один путь . ..

• широкополосный

  Широкополосный доступ относится к телекоммуникациям, в которых для передачи информации доступна широкая полоса частот.

• оптоволокно до дома (FTTH)

  Оптоволокно до дома (FTTH), также называемое оптоволокном до дома (FTTP), представляет собой установку и использование оптического волокна от центрального …

Безопасность

• Общая система оценки уязвимостей (CVSS)

  Общая система оценки уязвимостей (CVSS) — это общедоступная платформа для оценки серьезности уязвимостей безопасности в …

• WPA3

  WPA3, также известный как Wi-Fi Protected Access 3, представляет собой третью версию стандарта сертификации безопасности, разработанного Wi-Fi …

• защита облачных рабочих нагрузок

  Защита рабочих нагрузок в облаке — это защита рабочих нагрузок, распределенных по нескольким облачным средам. Предприятия, использующие …

ИТ-директор

• Agile-манифест

  The Agile Manifesto — это документ, определяющий четыре ключевые ценности и 12 принципов, в которые его авторы верят разработчикам программного обеспечения…

• Общее управление качеством (TQM)

  Total Quality Management (TQM) — это система управления, основанная на вере в то, что организация может добиться долгосрочного успеха, …

• системное мышление

  Системное мышление — это целостный подход к анализу, который фокусируется на том, как взаимодействуют составные части системы и как…

HRSoftware

• непрерывное управление производительностью

  Непрерывное управление эффективностью в контексте управления человеческими ресурсами (HR) — это надзор за работой сотрудника . ..

• вовлечения сотрудников

  Вовлеченность сотрудников — это эмоциональная и профессиональная связь, которую сотрудник испытывает к своей организации, коллегам и работе.

• кадровый резерв

  Кадровый резерв — это база данных кандидатов на работу, которые могут удовлетворить немедленные и долгосрочные потребности организации.

Служба поддержки клиентов

• бесконтактная оплата

  Бесконтактный платеж — это беспроводная финансовая транзакция, при которой покупатель совершает покупку, перемещая токен безопасности в …

• исходящий вызов

  Исходящий вызов — это вызов, инициированный оператором центра обработки вызовов клиенту от имени центра обработки вызовов или клиента.

• социальная CRM

  Social CRM, или социальное управление взаимоотношениями с клиентами, — это управление взаимоотношениями с клиентами и взаимодействие с ними, поддерживаемое . ..

Плазма | Центр научного образования

Внутри этого плазменного шара колеблются многочисленные пучки цветных плазменных нитей. Плазменный шар обычно представляет собой сферу из прозрачного стекла, наполненную смесью инертных газов, таких как неон и аргон. Плазма образуется при приложении напряжения к электроду в центре стеклянной сферы.

Викисклад

Плазма — одно из четырех распространенных состояний материи: твердое, жидкое, газообразное и плазменное. Плазма представляет собой электрически заряженный газ. Поскольку частицы плазмы имеют электрический заряд, на них воздействуют электрические и магнитные поля. В этом основное отличие газа от плазмы.

Плазма — это заряженные молекулы газа

Плазма образуется, когда один или несколько электронов отрываются от атома газа. Атомы, потерявшие часть или все свои отрицательно заряженные электроны, называются ионами. Ионизированный атом имеет положительный заряд, потому что в нем отсутствуют электроны, но все еще содержит положительно заряженные протоны и нейтроны (без заряда) в своем атомном ядре. Плазма обычно представляет собой смесь этих положительно заряженных ионов и отрицательно заряженных электронов.

Большая часть плазмы создается, когда к газу добавляется дополнительная энергия, что может произойти, когда газы нагреваются до высоких температур. Атомы в горячем газе движутся так быстро, что электроны могут быть выбиты при столкновении друг с другом. Фотоны высокой энергии от Солнца, включая гамма-лучи, рентгеновские лучи или ультрафиолетовое излучение, могут создавать плазму, выбивая электроны из их атомов. Электричество высокого напряжения, например, от ударов молнии, также может создавать плазму.

Плазма — самое распространенное состояние материи во Вселенной

Материи в плазменном состоянии гораздо больше, чем материи в жидком, твердом или газообразном состояниях. 99 процентов всей материи, кроме загадочной «темной материи», над которой ломают голову астрономы, — это плазма. Большая часть вещества на Солнце и других звездах находится в состоянии плазмы.

Хотя плазма распространена во Вселенной, на Земле ее меньше. Области атмосферы Земли, называемые ионосферой, содержат некоторое количество плазмы, которая создается за счет ультрафиолетового излучения Солнца. Верхние слои атмосферы Земли, термосфера и экзосфера (в меньшей степени мезосфера) также содержат плазму, смешанную с атомами и молекулами различных газов. Над атмосферой Земля окружена магнитным полем, называемым магнитосферой. Большинство частиц в магнитосфере представляют собой ионизированную плазму.

Плазма создает светящиеся световые шоу в небе

Зеленые огни над поверхностью Земли — это полярные сияния (северное сияние и южное сияние), наблюдаемые с Международной космической станции 25 июля 2010 года. Полярные сияния в основном возникают в термосфере Земли, который является верхним слоем атмосферы.

Научно-аналитическая лаборатория, Космический центр имени Джонсона НАСА

Плазма в магнитосфере Земли иногда течет вдоль магнитного поля Земли к полярным областям, создавая в небе красочные световые шоу, которые мы называем полярным сиянием, или северным и южным сиянием.