Словарь (стр. 20 )

Т. о., при наличии магн. поля в од­нородной П. возможны волны шести типов: три высокочастотные и три низ­кочастотные. Если темп-pa или плот­ность П. в магн. поле неоднородны, то возникают ещё т. н. дрейфовые волны. При больших амплитудах воз­можны «бесстолкновительные» удар­ные волны (возбуждаемые, напр., на границе магнитосферы набегающим на Землю солнечным ветром), уединён­ные волны (солитоны), а также ряд др. «нелинейных» волн и, наконец, сильно развитая турбулентность дви­жения П.

В неравновесной П. при определён­ных условиях возможна «раскачка неустойчивостей», т. е. нарастание к.-л. из перечисленных типов волн до нек-рого уровня насыщения. Возмож­ны и более сложные случаи индуци­рованного возбуждения волн одного типа за счёт энергии волн др. типа.

Излучение плазмы. Спектр излуче­ния низкотемпературной (напр., газо­разрядной) П. состоит из отд. спектр. линий. В газосветных трубках, приме­няемых, в частности, для целей рек­ламы и освещения (лампы «дневного

538

света»), наряду с ионизацией происхо­дит и обратный процесс — рекомбина­ция ионов и эл-нов, дающая т. н. р е к о м б и н а ц и о н н о е и з л у ч е н и е со спектром в виде широких полос.

Для высокотемпературной П. со значит. степенью ионизации характер­но тормозное излучение с непрерыв­ным спектром, возникающее при столк­новениях эл-нов с ионами. В магн. поле ларморовское вращение эл-нов П. приводит к появлению т. н. м а г н и т о т о р м о з н о г о и з л у ч е н и я на гармониках циклотронной частоты, особенно существенного при больших (релятивистских) энергиях эл-нов. Важную роль в косм. П. играет вынужденное излучение типа обрат­ного Комптона эффекта. Им, а так­же магнитотормозным механизмом, обусловлено излучение нек-рых косм. туманностей, напр. Крабовидной.

К о р п у с к у л я р н ы м и з л у ч е н и е м П. наз. быстрые ч-цы, вы­летающие из неравновесной П. в ре­зультате развития разл. типов неустойчивостей. В первую очередь в П. раскачиваются к.-л. характерные ко­лебания, энергия к-рых затем переда­ётся небольшой группе «резонансных» ч-ц (см. выше). По-видимому, этим механизмом объясняется ускорение ма­лоэнергичных косм. ч-ц в атмосфере Солнца и в туманностях, образующих­ся при вспышках сверхновых звёзд типа пульсара в Крабовидной туман­ности.

Диагностика плазмы. Помещая в П. электрич. зонд (маленький электрод) и регистрируя зависимость тока от подаваемого напряжения, - можно оп­ределить темп-ру и плотность П. С по­мощью миниатюрной индукц. катуш­ки — «магн. зонда» — можно изме­рять изменение магн. поля во времени. Эти способы связаны, однако, с ак­тивным вмешательством в П. и могут внести нежелат. загрязнения. К более чистым методам относится «просвечи­вание» П. пучками нейтр. ч-ц и пуч­ками радиоволн. Лазерное просвечи­вание П. в разл. вариантах, в т. ч. с использованием голографии, являет­ся наиболее тонким и к тому же ло­кальным методом лабораторной диагностики П.

Часто используют также пассивные методы диагностики — наблюдение спектра излучения П. (единств. метод в астрономии), вывод быстрых нейтр. атомов, образовавшихся в результате перезарядки ионов в П., измерение уровня радиошумов. изу­чают с помощью сверхскоростной ки­носъёмки (неск. млн. кадров в с) и развёртки оптической. В исследова­ниях по УТС регистрируется также рентг. спектр тормозного излучения и нейтронное излучение дейтериевой П. (см. также Диагностика плазмы).

Применение плазмы. Высокотемпе­ратурная П. (Т~108 К) из дейтерия и трития — осн. объект исследований по УТС. создаётся путём

нагрева и быстрого сжатия П. током (используется также высокочастотный подогрев) либо путём инжекции высо­коэнергичных нейтр. атомов в магн. поле, где они ионизуются, либо облу­чением мишени мощными лазерами или р е л я т и в и с т с к и м и э л е к т р о н н ы м и п у ч к а м и.

(Т~103 К) находит применение в газоразрядных источниках света и в газовых лазерах, в термоэлектронных преобразователях тепловой энергии в электрич. и в магнитогидродинамических генераторах (МГД-генераторах), где струя П. тор­мозится в канале с поперечным магн. полем В, что приводит к появлению

Рис. 9. Схема МГД-генератора, преобразую­щего кинетич. энергию движущейся плазмы в электрич. энергию. R — внеш. нагрузка генератора, по к-рой протекает ток I.

между верхним и нижним электродами (рис. 9) электрич. поля напряжён­ностью Е порядка Bv/c (v — скорость потока П.); напряжение с электродов подаётся во внеш. цепь.

Если «обратить» МГД-генератор, пропуская через П. в магн. поле ток от внеш. источника, образуется плаз­менный двигатель, весьма перспек­тивный для длит. косм. полётов.

Плазмотроны, создающие струи плотной низкотемпературной П., ши­роко применяются в разл. областях техники. В частности, с их помощью режут и сваривают металлы, наносят покрытия. В плазмохимии низкотем­пературную П. используют для полу­чения нек-рых хим. соединений, напр. галогенидов инертных газов, к-рые не удаётся получить др. путём. Кроме того, высокие темп-ры П. приводят к высокой скорости протекания хим. реакций — как прямых реакций син­теза, так и обратных реакций разло­жения. Если производить синтез «на пролёте» плазменной струи, расширяя и тем самым быстро охлаждая её на след. участке (такая операция наз. «закалкой»), то можно затруднить обратные реакции разложения и су­щественно повысить выход требуемого продукта.

•, Элементарная физика плазмы, 3 изд., М., 1969; его же, Управляемые термоядерные реакции, 2 изд., М., 1963; Франк-, Лекции по физике плазмы, 2 изд., М., 1968; -Г., Космическая электродинамика, пер. с англ., 2 изд., М., 1987; С п и т ц е р Л., Физика полностью ионизованного газа, пер. с англ., М., 1965; , Распространение электромагнитных волн в плазме, 2 изд., М., 1967; Трубни­ков Б. А., Введение в теорию плазмы, ч. 1—3, М., 1969—78: Вопросы теории плаз­мы. Сб., под ред. , в. 1 —10, М., 1963—80.

.

ПЛАЗМА ТВЁРДЫХ ТЕЛ, условный термин, означающий совокупность подвижных заряженных ч-ц в тв. про­водниках (эл-нов проводимости в ме­таллах или эл-нов и дырок в полупроводниках) в таких условиях, когда их св-ва близки к св-вам газоразряд­ной плазмы. Это позволяет перенести представления, созданные при иссле­довании газоразрядной плазмы, в фи­зику тв. тела. П. т. т., в отличие от газоразрядной плазмы, имеет боль­шую плотность n заряженных ч-ц (в газоразрядной плазме n~1012 см-3, в металлах n~1022—1023 см-3, в полупроводниках n~1015—1017 см-3). Это приводит к различию хар-к П. т. т. и плазмы газового разряда. Напр., плазменная частота, пропор­циональная √n, для П. т. т. сущест­венно больше, чем для газоразряд­ной плазмы. Плазменные эффекты в П. т. т. (особенно в полупровод­никах) используются для создания приборов СВЧ.

• Плазма в твердых телах, в кн.: Физика твердого тела. Электронные свойства твердых тел, пер. с англ., М., 1972 (Над чем думают физики, в. 8); П л а т ц м а н Ф., В о л ь ф П., Волны и взаимодей­ствия в плазме твердого тела, пер. с англ., М., 1975. См. также лит. при ст. Твёрдое тело. .

ПЛАЗМЕННАЯ ЧАСТОТА, см. Ленгмюровские волны, Плазма.

ПЛАЗМЕННЫЕ ДВИГАТЕЛИ, ра­кетные двигатели, в к-рых рабочее тело ускоряется, находясь в состоя­нии плазмы. Скорости истечения рабо­чего тела, достижимые в П. д., сущест­венно выше скоростей, предельных для обычных газодинамич. (хим. или теп­ловых) двигателей. Увеличение ско­рости истечения позволяет получать данную тягу при меньшем расходе рабочего тела, что облегчает вес ра­кетной системы.

Практич. применение на сов. и амер. косм. летат. аппаратах нашли плаз­менные электрореактивные двигатели. В таких П. д. через рабочее тело про­пускается электрич. ток от бортового источника энергии, в результате чего образуется плазма с темп-рой в десят­ки тыс. градусов. Эта плазма затем ускоряется либо газодинамически, ли­бо за счёт силы Ампера, возни­кающей при вз-ствии протекающего по плазме тока с магн. полями (см. Плазменные ускорители).

Исследуются возможности создания П. д. на др. принципах. Так, сущест­вуют модели П. д., работающие на отдаче, вызванной разлётом продук­тов разложения и испарения поверх­ностей тв. тел, облучаемых мощными импульсами лазерного излучения или импульсными электронными пучками. Обсуждается также схема яд. ракет­ного двигателя на основе ядерного реактора с газофазными (точнее, плаз­менными) тепловыделяющими элемен­тами. В этом реакторе делящееся в-во должно находиться в состоянии плаз­мы с темп-рой в неск. десятков тыс.

539

градусов. При контакте с ним рабочее тело (напр., водород) будет нагревать­ся до соответствующих темп-р, что позволит получить скорости истечения в неск. десятков км/с.

• См. лит. при ст. Плазменные ускори­тели.

.

ПЛАЗМЕННЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭЛЕК­ТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ, преобразо­ватели тепловой энергии плазмы в электрич. энергию. Существуют два типа П. и. э. э.— магнитогидродинамический генератор и термоэлектрон­ный преобразователь.