plasmă solară și interacțiunea sa cu câmpurile magnetice

Evident că, în cazul în care o compoziție de gaz conține ioni și electroni, gazul încetează să mai fie indiferent față de efectele electrice sau magnetice la acesta. Gaze într-o stare de ionizare parțială sau totală este atât de specific în proprietățile lor fizice, că în fizică este considerată ca fiind o stare specială a materiei numită plasmă.

Datorită prezenței unui număr mare de plămâni, electroni mobili, plasma se caracterizează prin conductivitate electrică ridicată (precum și conductivitate termică). De exemplu, solar conductivitate plasma aproape de conductivitatea metalelor. La aplicarea câmpului electric pe electronii cu plasmă și ioni începe să se deplaseze în direcții opuse. Dar această mișcare nu este liber, deoarece particulele încărcate se ciocnesc între ele și cu atomi neutri. Mișcarea particulelor încărcate nu este nimic, ca un curent electric. Mai mulți electroni de telefonie mobilă sunt absorbite mai repede decât ionii, în cazul în care orice loc creează o densitate crescută a acestora, astfel încât ceva timp poate fi foarte puțin diferențierea taxelor în plasma semnului, care, cu toate acestea, păstrate un timp considerabil doar parțial ionizat cu plasmă. În plasmă, complet ionizată, trecerea curentului este însoțită de disiparea energiei electromagnetice, transformarea ei în căldură, în deplină conformitate cu lansarea așa-numita căldură Joule în conductoarele. Dar dacă plasma este parțial ionizat, mișcarea gazului neutru în raport cu plasma duce la disiparea incomparabil mai rapid, mai ales în câmpuri magnetice puternice.

Într-un câmp magnetic al unei particule încărcate este supus unor forțe perpendiculare pe direcția de mișcare și direcția vectorului H a intensității câmpului magnetic. Într-un câmp uniform de particule se deplasează de-a lungul unei linii elicoidale înfășurat în jurul unei linii magnetice de forță. În prezența oricăror forțe externe, cum ar fi gravitația sau gradient de presiune (cu condiția ca acesta nu a fost îndreptată de-a lungul câmpului magnetic) de drift se produce particule dirijate perpendicular pe câmpul magnetic și forța care acționează.

Drift și curent apar, de asemenea, în plasmă, cu un câmp magnetic neomogen. Câmpul magnetic alternativ poate fi privit ca superpoziția câmpurilor magnetice și electrice, provocând mișcarea de plasmă.

Când se schimbă câmpul magnetic, induce o forță electromotoare care, acționând direct asupra particulelor încărcate, generează curenții. Recente efectua munca (sub formă de lucru mecanic sau termic Joule). Este numeric egal cu reducerea valorii integrale luată de V. volumul considerat Acest lucru ne permite să ia în considerare amploarea câmpului magnetic ca energia (pe unitatea de volum).

În cazul în care curent este originea de un câmp magnetic în modificările plasmatice, atunci curentul la rândul său, determină un câmp magnetic (inducție electromagnetică!), Care trebuie să acționeze împotriva acțiunii câmpului magnetic primar (regula lui Lenz).

Notăm vectorul câmpului electric peste și prin elementul buclă închisă. Lăsați elementul o suprafață de repaus pe contur va fi, și în mod normal să-l n, deci există o componentă a vectorului magnetic de-a lungul normal. Din ecuațiile lui Maxwell rezultă că circulația vectorului E în jurul unei bucle proporțional închisă cu rata de schimbare a fluxului F prin acest circuit:

Să presupunem că într-un spațiu închis în plasmă asociat cu alocat particulelor circuitului de plasmă, prin care circulă curent. Când plasmă posibile deplasări, acest contur este deformat, prin care fluxul magnetic prin circuitul se va schimba, chiar și în cazul în care câmpul magnetic nu se schimbă. Dar există curent său generează un câmp magnetic care neutralizeaza schimbarea fluxului magnetic al câmpului extern [semnul minus în ecuația (2.26)]. Dacă curentul de buclă este atenuat tulpina, ea este susținută de auto-inductanță. Datorită domeniului mare spațiu de dimensiuni formațiuni spațiale sunt amortizate foarte lent, mai ales că, la pierderea de căldură din cauza Joule conductivitate ridicată este neglijabilă. Rezultatul este că obiectele din spațiu a fluxului magnetic prin orice circuit conductor este practic constantă în timp:

Acesta și-a exprimat poziția este foarte importantă pentru astrofizică, deoarece determină comportamentul plasmei în câmpuri magnetice; este numit uneori teorema pe liniile de câmp magnetic înghețate în plasmă. Vom, ca de obicei, să fie el însuși câmpul magnetic „materializat“ în tuburi de forță, care cuprinde liniile de smocuri forță, cu atât mai dens, mai puternic decât intensitatea câmpului.

Teorema noastră prevede că tubul de flux „pentru totdeauna“ este asociat cu masa de gaz de plasmă, prin care trece la momentul inițial - mișcarea de masă a gazului trage liniile de câmp magnetic.

În conformitate cu cele de mai sus, atunci când curentul de plasmă mișcările induse peste liniile de câmp magnetic doar astfel încât, împreună cu câmpul magnetic extern este format dintr-un domeniu nou, liniile de forță care urmează mișcarea mediului. Când gazul de plasmă este comprimat, densitatea liniilor de forță crește, câmpul magnetic. Atunci când extinderea de gaz este inversat.

Teoria dă o expresie pentru forța care acționează pe o unitate de suprafață având un n normal:

Aceasta indică faptul că suma vectorială a două: unul direcționat de-a lungul vectorului H magnetic, în direcția normala exterioară, iar cealaltă îndreptată împotriva n (semnul minus) spre exterior normal. Prima componentă este direcționată de-a lungul liniilor de câmp și o linie de flux de alimentare are de a forța. Acesta poate fi asemănat cu un șir elastic forța de întindere care tinde să se rupă acest volum. Valoarea invalidă este calculată per 1 cm2, din moment ce a doua componentă acționând în interior, pentru a reduce mai întâi.

Componenta care acționează perpendicular pe direcția câmpului magnetic de-a lungul liniilor, poate fi văzută ca o forță de presiune exercitată asupra acestui volum și manifestându-se pentru orice încălcare a uniformității distribuției liniilor magnetice de forță.

În cazul în care volumul se mișcă pe liniile, acestea sunt rezistente la această mișcare: este imposibil să se arcuiesc liber liniile de forță, deoarece acestea caută să se îndrepte.

Pe de altă parte, dacă mișcarea plasmei tinde să comprime liniile câmpului magnetic, presiunea aplicată perpendicular pe liniile magnetice de forță va preveni compresia.

Cât de eficient va efectul câmpului magnetic asupra plasmei, care, printre altele, trebuie să fie supuse legilor ordinare de gaze? răspunsuri Teoria această întrebare: lungi energiyarasschitannaya magnetice per unitatea de volum, este mai mică sau egală cu energia cinetică a gazului - plasma (p - densitate, o v - viteza medie de masa gazului hidrodinamic), acesta nu poate să perturbe legile normale ale dinamicii gazelor. Dar, în cazul în care se supune legilor mișcării plasmei într-un câmp magnetic și, mai presus de toate a pierde mobilitatea într-o direcție perpendiculară pe liniile de câmp magnetic. Plasma în aceste condiții, se deplasează numai de-a lungul liniilor magnetice de forță, deoarece nu provoacă forțele rezistând mișcării.

Când complicat agitare gaz plasmă linii de masă magnetice înghețate în ele, mult mai încurcate, trase, creșterile lor de densitate, ceea ce înseamnă o creștere a intensității câmpului. Atingerea unui voltaj mare, câmpul magnetic va preveni eficient astfel de mișcări de plasmă, care duc la continuarea încâlci- liniilor de câmp magnetic. Dimpotrivă, tensiunea din urmă și presiunea laterală ei vor facilita circulația plasmei care se descurca pe teren, t. E. micșora puterea.

câmp Damping promovează, de asemenea, amortizarea mișcărilor la scară mică și disiparea lor.

densitate Tulburări de gaz duce la vibrații care se propage în gazul sub forma undelor sonore elastice. Deoarece liniile de câmp magnetic în plasmă sunt tensionate, ele pot deveni un vehicul de vibrații unice transversale care se propagă în plasmă sub formă de valuri magnetohidrodinamice; în caz contrar acestea sunt numite valuri Alfven (care au fost deschise Alfven).

Atunci când valurile ajung dintr-un mediu cu o densitate mai mare într-un mediu cu o densitate mai mică, fluctuații de viteză în plasmă unde Alfven poate depăși viteza sunetului în noul mediu, iar apoi acestea sunt transformate în valuri de șoc cu o disipare foarte mare. Cu toate acestea, cu undele sonore care se întâmplă mai ușor, astfel încât în atmosfera solară, Alfven valuri magnetohidrodinamice sunt destul de frecvente. Dar aceste valuri la întâlnirea cu obstacole sau nereguli sunt ușor convertite la un al treilea tip de val - o magneto, în care mișcarea depinde de magnetic, iar forțele elastice. Fluctuatiile apar substanțe cu un plan care conține direcția de propagare și a componentei de direcție a tensiunii constant magnetic.