Сансрын плазм. Газрын тос, байгалийн хийн агуу нэвтэрхий толь бичиг

Од хоорондын болон галактик хоорондын орон зайд юу агуулагддаг талаар та бодож байсан уу? Сансарт техникийн вакуум байдаг тул юу ч агуулагддаггүй (юу ч агуулагдахгүй гэсэн үнэмлэхүй утгаараа биш, харин харьцангуй утгаараа). Мөн та зөв байх болно, учир нь од хоорондын орон зайд дунджаар 1000 орчим атом байдаг куб сантиметрмөн маш асар их зайбодисын нягт нь үл тоомсорлодог. Гэхдээ энд бүх зүйл тийм ч энгийн бөгөөд хоёрдмол утгатай биш юм. Од хоорондын орчны орон зайн тархалт нь энгийн зүйл биш юм. Галактикийн баар, спираль гар зэрэг галактикийн ерөнхий бүтцээс гадна илүү халуун хийгээр хүрээлэгдсэн бие даасан хүйтэн, дулаан үүлс байдаг. Од хоорондын дунд (ISM) асар их хэмжээбүтэц: аварга том молекул үүл, тусгал мананцар, эх гаригийн мананцар, гаригийн мананцар, бөмбөрцөг гэх мэт Энэ нь хүрээлэн буй орчинд тохиолддог олон төрлийн ажиглалтын илрэл, процессуудад хүргэдэг. Дараах жагсаалтад MZS-д байгаа бүтцийг жагсаав.

• Титмийн хий
• Гэрэлт HII бүсүүд
• Бага нягтралтай HII бүсүүд
• Үүл дамнасан орчин
• Дулаан газруудСайн уу
• Масер конденсац
• Үүл Сайн байна уу
• Аварга том молекул үүл
• Молекулын үүл
• Бөмбөрцөг

Плазм нь цэнэгтэй ба саармаг хэсгүүдээс бүрдэнэ. Эерэг цэнэгтэй бөөмс нь эерэг ионуудмөн нүхнүүд (хатуу биеийн плазм), сөрөг цэнэгтэй бөөмс нь электрон ба сөрөг ионууд. Юуны өмнө тодорхой төрлийн бөөмийн концентрацийг мэдэх шаардлагатай. Хэрэв иончлолын зэрэг нь тэнцүү бол плазмыг сул ионжсон гэж үзнэ

Электрон концентраци хаана байна, сийвэн дэх бүх төвийг сахисан хэсгүүдийн концентраци нь мужид оршдог. Мөн бүрэн ионжуулсан плазм нь иончлолын зэрэгтэй байдаг

Гэхдээ дээр дурдсанчлан ионжуулсан хий бүр плазм биш юм. Плазм нь өмчтэй байх шаардлагатай бараг төвийг сахисан байдал, өөрөөр хэлбэл дунджаар хангалттай урт хугацаанд, хангалттай хол зайдплазм нь ерөнхийдөө төвийг сахисан байв. Гэхдээ хийг плазм гэж үзэж болох эдгээр цаг хугацааны интервалууд, зайнууд юу вэ?

Тиймээс бараг төвийг сахисан байдлын шаардлага нь дараах байдалтай байна.

Тиймээс, цэнэгийг салгах цагийн хуваарь болгон Лангмюрын давтамжийн эсрэг хариуг авах нь зүйн хэрэг юм.

Гэхдээ орон зай бол плазм гэдгийг үнэн зөв харуулахын тулд орон зайн масштабыг үнэлэх шаардлагатай. Физик үүднээс авч үзвэл энэ орон зайн хэмжээс нь цэнэгтэй бөөмсийн цаг хугацааны дулааны хөдөлгөөнөөс шалтгаалан тэдгээрийн нягтын эвдрэл өөрчлөгдөх уртаар тодорхойлогддог нь тодорхой байна. хугацаатай тэнцүү байнаплазмын хэлбэлзэл. Тиймээс орон зайн масштаб нь тэнцүү байна

Тиймээс бид физикт гэж нэрлэгддэг уртыг олж авлаа электрон Дебай радиус буюу урт.

Би одоо Дебай тэгшитгэлийн илүү нарийн гаргалгааг харуулах болно. Цахилгаан орны нөлөөн дор тодорхой хэмжээгээр шилжсэн N электроныг дахин төсөөлье. Энэ тохиолдолд орон зайн цэнэгийн давхарга үүсдэг бөгөөд энэ нь электрон цэнэг ба электрон концентраци юм. Пуассоны томъёог электростатикаас сайн мэддэг

Од хоорондын орчинд Дебайгийн урт нь ойролцоогоор 10 метр, галактик хоорондын орчинд метр орчим байдаг. Энэ нь хангалттай гэдгийг бид харж байна их хэмжээгээр, жишээ нь диэлектриктэй харьцуулсан. Энэ нь цахилгаан орон нь эдгээр зайд сулрахгүйгээр тархаж, цэнэгийг эзэлхүүнтэй цэнэглэгдсэн давхаргад тарааж, бөөмс нь Лангмюрын давтамжтай тэнцүү давтамжтайгаар тэнцвэрийн байрлалыг тойрон хэлбэлздэг гэсэн үг юм.

Энэ өгүүллээс бид хоёр үндсэн хэмжигдэхүүнийг олж мэдсэн сансрын орчинплазм, энэ орчны нягтрал нь маш бага бөгөөд орон зай нь бүхэлдээ байдаг физик вакууммакроскопийн масштабаар. Орон нутгийн хэмжээнд бид хий, тоос, эсвэл аль аль нь байдаг плазм

Шошго:

• плазм
• физик
• зай

Од хоорондын гелийн атомууд нь гелиосфер - бүс нутгийг тойрсон орон нутгийн од хоорондын орчны параметрүүдийн талаархи мэдээллийн өвөрмөц эх сурвалж юм. гадаад орон зайэзлэгдсэн нарны салхи. 1990-2007 онд од хоорондын гелийн атомын урсгалыг хэмжсэн сансрын хөлөг"Улисс" (Улисс). Мөн 2009 оноос хойш эдгээр урсгалыг Америкийн Interstellar Boundary Explorer (IBEX) хөлөг дээр хэмжиж эхэлсэн бөгөөд гол зорилго нь гелиосферийн хилийн шинж чанарыг алсаас оношлох явдал юм.

Академич Лев Матвеевич Зеленый, хүрээлэнгийн захирал сансрын судалгаа(IKI) сэтгүүлийн ерөнхий редактортой ярилцахдаа сансар огторгуйн цаг агаарын судалгаанд сансар огторгуйд байх хугацааг эрс хязгаарласан судалгааны талаар ярьжээ.

Урьдчилан сэргийлэх. 2011.06.22-ны өдрийн нэвтрүүлэг

Улс төр судлаач Дмитрий Абзалов яагаад гэдгийг ойлгоход тусалдаг " Нэгдсэн Орос"цагдаагийн үйл ажиллагааг сэргээхийг санал болгов. Илтгэгчид Засаг даргын сонгуульд Бүх Оросын ардын фронтын үүрэг оролцооны талаар ярилцаж байна. Энэ нь юу болох талаар Оросын ШУА-ийн Сансар судлалын хүрээлэнгийн төлөөлөгч Анатолий Петррукович ярьж байна. соронзон шуургамөн тэдгээр нь бидэнд ямар аюултай вэ. чуулга" Казак тойрог"Алтернатив дайны дуунууд тоглодог.

Кластерийн даалгавар, Галт шувуу шиг галаас мандах

1996 оны 6-р сард хөөргөхдөө бараг л сүйрсэн Ariane-5 пуужинг анх удаа амжилтгүй хөөргөсний дараа Европын дөрвөн хиймэл дагуулын кластер систем. сансрын агентлагэцэст нь 2000 оны зун Союз-Фрегат тээвэрлэгчид Байконурын сансрын буудлаас хөөргөсөн. Кластерын зорилго нь дэлхийн соронзон бөмбөрцгийг судалж, нарны идэвхжил түүнд хэрхэн нөлөөлж байгааг тодорхойлох явдал юм.

Квартет "Кластер" нь соронзон мандлын нууцыг судалдаг

Дөрвөн хиймэл дагуулын кластерын даалгавар нь сансар огторгуйн дөрвөн цэгт нэгэн зэрэг ижил хэмжилт хийх боломжийг олгодог (соронзон мандлын судалгааны түүхэнд анх удаа!)*. Үүний ачаар судлах боломжтой болсон гурван хэмжээст бүтэцобъектууд, одоогийн нягтралыг тодорхойлох, хамгийн чухал нь судалж буй үзэгдлийн ажиглалтад орон зайн болон цаг хугацааны нөлөөллийг тусад нь ялгах.

>>Физик: Плазма

Одоо та материйн дөрөв дэх төлөв - плазмтай танилцах болно. Энэ нөхцөл байдал нь чамин биш юм. Орчлон ертөнц дэх материйн дийлэнх нь плазмын төлөвт байдаг.
Маш их бага температурбүх бодисууд хатуу төлөвт байдаг. Тэдний халаалт нь бодисыг хатуу бодисоос шингэн рүү шилжүүлэхэд хүргэдэг. Температурын цаашдын өсөлт нь шингэнийг хий болгон хувиргахад хүргэдэг.
Хангалттай үед өндөр температурхийн ионжуулалт нь хурдан хөдөлж буй атомууд эсвэл молекулуудын мөргөлдөөний улмаас эхэлдэг. Уг бодис нь шинэ төлөвт ордог плазм. Плазмхэсэгчилсэн буюу бүрэн ионжсон хий бөгөөд орон нутгийн нягт нь эерэг ба сөрөг цэнэгүүдпрактикт давхцдаг. Тиймээс плазм нь бүхэлдээ цахилгаан саармаг систем юм. Нөхцөл байдлаас хамааран плазмын иончлолын зэрэг (ионжуулсан атомын тоог тэдгээрийн бүтэн тоо) өөр байж болно. Бүрэн ионжуулсан плазмд төвийг сахисан атомууд байдаггүй.
Халаахтай зэрэгцэн хийн ионжилт, плазм үүсэх нь янз бүрийн цацраг туяа эсвэл хийн атомыг хурдан цэнэглэгдсэн хэсгүүдээр бөмбөгдсөнөөс үүдэлтэй байж болно. Энэ нь гэж нэрлэгддэг зүйлийг үүсгэдэг бага температурт плазм.
Плазмын шинж чанар.Плазм нь хэд хэдэн өвөрмөц шинж чанартай байдаг бөгөөд энэ нь түүнийг материйн онцгой, дөрөв дэх төлөв гэж үзэх боломжийг бидэнд олгодог.
Өндөр хөдөлгөөнтэй тул цэнэглэгдсэн плазмын хэсгүүд нь цахилгаан болон соронзон орны нөлөөн дор амархан хөдөлдөг. Тиймээс ижил цэнэгийн тэмдгийн бөөмс хуримтлагдсанаас үүссэн плазмын бие даасан хэсгүүдийн цахилгаан саармаг байдлын аливаа зөрчлийг хурдан арилгадаг. Үүссэн цахилгаан орон нь цахилгаан саармаг байдал сэргэж, цахилгаан орон болох хүртэл цэнэгтэй бөөмсийг хөдөлгөдөг. тэгтэй тэнцүү.
Молекулуудын хооронд богино зайн хүч байдаг саармаг хийнээс ялгаатай нь Кулоны хүч нь цэнэглэгдсэн плазмын хэсгүүдийн хооронд үйлчилж, зайнаас харьцангуй удаан буурдаг. Бөөм бүртэй шууд харьцдаг их тоохүрээлэн буй хэсгүүд. Үүнээс үүдэн плазмын хэсгүүд нь санамсаргүй (дулааны) хөдөлгөөний зэрэгцээ янз бүрийн дараалсан (хамтын) хөдөлгөөнд оролцож болно. Плазмаар амархан хөдөлдөг төрөл бүрийнчичиргээ ба долгион.
Плазмын дамжуулалт нь түүний иончлолын зэрэг нэмэгдэх тусам нэмэгддэг. Өндөр температурт бүрэн ионжуулсан плазм нь дамжуулах чанараараа хэт дамжуулагчтай ойртдог.
Сансар дахь плазм.Орчлон ертөнц дэх бодисын дийлэнх нь (ойролцоогоор 99%) нь плазмын төлөвт байдаг. улмаас өндөр температурНар болон бусад одод бүрэн ионжсон плазмаас бүрддэг.
Од болон галактикийн хоорондох зайг дүүргэдэг од хоорондын орчин нь мөн плазмаас бүрддэг. Од хоорондын орчны нягтрал маш бага - дунджаар 1 см 3-т нэг атомаас бага байдаг. Од хоорондын орчинд атомын ионжилт нь оддын цацраг болон сансрын туяа- Орчлон ертөнцийн орон зайд бүх чиглэлд нэвтэрч буй хурдан бөөмсийн урсгал. Оддын халуун плазмаас ялгаатай нь од хоорондын плазмын температур маш бага байдаг.
Манай гараг ч мөн адил плазмаар хүрээлэгдсэн байдаг. 100-300 км-ийн өндөрт агаар мандлын дээд давхарга нь ионжуулсан хий юм. ионосфер. Агаарыг ионжуулах дээд давхаргаАгаар мандал нь үндсэндээ нарны цацраг болон нарнаас ялгарах цэнэгтэй бөөмсийн урсгалаас үүсдэг. Ионосферийн дээгүүр хиймэл дагуулын илрүүлсэн дэлхийн цацрагийн бүсийг сунгадаг. Цацрагийн бүсМөн плазмаас бүрддэг.
Плазм нь олон шинж чанартай байдаг чөлөөт электронуудметаллуудад. Ердийн плазмаас ялгаатай нь плазм хатууэерэг ионууд биеийг бүхэлд нь тарааж чадахгүй.
Хэсэгчилсэн буюу бүрэн ионжсон хийг плазм гэж нэрлэдэг. Одууд нь плазмаас бүтдэг. Өргөжиж байна техникийн хэрэглээплазм

Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Соцкий, Физик 10-р анги

Хэрэв танд энэ хичээлтэй холбоотой засвар, санал байвал

Гол онцлог биеийн байдалОд хоорондын орчин (ISM) нь маш их бага нягтрал. Ердийн утга нь нэг куб метрт 0.1-1000 атом юм. см, мөн 10 км/с орчим молекулын хурдтай үед бие даасан хэсгүүдийн мөргөлдөх хугацаа хэдэн арван, мянган жил хүрдэг. Энэ хугацаа нь өдөөгдсөн төлөвт байгаа атомуудын амьдралын хугацаанаас хэд хэдэн удаа урт байна (зөвшөөрөгдсөн түвшинд - в дарааллаар). Үүний үр дүнд атомд шингэсэн фотон нь өдөөгдсөн түвшнээс дахин ялгарах хугацаатай, ISM атомууд ионжуулдаггүй квантуудыг жинхэнэ шингээх магадлал (шингээсэн фотоны энерги орох үед) кинетик энергибөөмсийн эмх замбараагүй хөдөлгөөн) маш бага байна.

Шингээх шугам нь шугамын төвд байгаа оптик зузаантай тасралтгүй спектрийн (тасралтгүй) дэвсгэр дээр ялгагдах болно. . Шингээлтийн хөндлөн огтлол нь оптик гүнтэй холбоотой байдаг харааны шугам дээрх атомын тоо хаана байна. Учир нь Шугаман дотор шингэж буй атомыг чийгшүүлэгчтэй гармоник осциллятор хэлбэрээр дүрсэлж болох бөгөөд сонгодог болон квант механик тооцоолол нь профилын шингээлтийн хөндлөн огтлолыг өгдөг.

4.1.1 Орон нутгийн термодинамикийн тэнцвэргүй байдал

ISM-ийн цацрагийн ил тод байдал нь од хоорондын сийвэнгийн хамгийн чухал физик шинж чанар болох цацраг туяа байхгүй гэдгээр тодорхойлогдоно. орон нутгийн термодинамик тэнцвэр(LTR). Нөхцөл байдалд үүнийг санацгаая бүрэн термодинамик тэнцвэрт байдалБүх шууд ба урвуу үйл явц нь ижил хурдаар явагддаг (нарийвчилсан тэнцвэрийн зарчим гэж нэрлэгддэг) бөгөөд хүрээлэн буй орчны физик төлөвийг тодорхойлдог зөвхөн нэг температурын утга байдаг (орон нутгийн SDR гэдэг нь цэг бүрт нарийвчилсан тэнцвэрт байдал бий болж, SDR-ийг хадгалж байдаг гэсэн үг юм. , гэхдээ температур нь функцийн координат ба цаг хугацаа юм) 4.2.

LTE-ийн ойролцоолсон тооцоолол нь том оптик зузаантай (жишээлбэл, оддын дотоод хэсэгт) сайн ажилладаг бөгөөд LTE бус нөлөө нь зөвхөн (жишээлбэл, оддын фотосфер, фотонууд сансар огторгуйд чөлөөтэй урсах үед) мэдэгдэхүйц болдог. .

IN од хоорондын орчинатомын концентраци бага, куб тутамд тоосонцор см, оптик зузаан нь бага, LTE-г хийдэггүй. Энэ нь (а) ISM дахь цацрагийн температур (голчлон одны цацраг) K өндөр, плазмын электрон ба ионы температур нь бөөмийн мөргөлдөөнөөр тодорхойлогддог бөгөөд цацрагийн температураас ихээхэн ялгаатай байж болно. Түвшингийн популяци дахь атом ба ионуудын тархалтыг иончлолын болон рекомбинацын үйл явцын тэнцвэрээр тодорхойлдог боловч LTE-ээс ялгаатай нь нарийвчилсан тэнцвэрийн зарчим хангагддаггүй. Жишээлбэл, in титмийн хандлага(бага бөөмсийн нягтын хязгаар, нэр нь нарны титэм дэх плазмын физик төлөвөөс гаралтай) атомын ионжуулалтыг электроны нөлөөллөөр, өдөөх нь HII бүсэд болон аяндаа цацрагийн шилжилтээр явагддаг; квазаруудын хувьд хий нь төвийн эх үүсвэрээс хэт ягаан туяаны хатуу цацрагаар ионждог бөгөөд түвшний популяци нь цацрагийн процессын рекомбинацаар тодорхойлогддог. Эдгээр жишээн дээр шууд ба урвуу элементар процессууд нь өөр өөр шинж чанартай байдаг тул нөхцөл нь тэнцвэрт байдлаас хол байна. Гэсэн хэдий ч маш ховордсон сансар огторгуйн плазмд ч гэсэн электронуудын Максвеллийн хурдны хуваарилалт (өөрийн температуртай) урт хугацааны харилцан үйлчлэлийн улмаас бөөмийн мөргөлдөөний хоорондох онцлог хугацаанаас хамаагүй бага хугацаанд тогтоогддог. Кулоны хүч 4.3Тиймээс бөөмсийг эрчим хүчээр хуваарилахын тулд Больцманы томъёог ашиглаж болно.

4.1.2 Хөлдөөсөн соронзон орон

Түүний динамикийг голчлон тодорхойлдог ISM-ийн хамгийн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг нь галактикийн том хэмжээний соронзон орон юм. Дундаж утга соронзон орон Gs орчмын галактикууд. Сансрын плазмын нөхцөлд ихэнх тохиолдолд соронзон орон байдаг хөлдсөнлхагва гаригт. Соронзон талбарыг орчинд хөлдөх нь түүний хэв гажилтын үед битүү дамжуулагч гогцоонд соронзон урсгалыг хадгалахыг хэлнэ. . Лабораторийн нөхцөлд соронзон урсгалын хадгалалт нь орчинд тохиолддог өндөр дамжуулалт 4.4. Гэсэн хэдий ч сансрын плазмын нөхцөлд авч үзэж буй контурын том шинж чанар, үүний дагуу судлагдсан процессын хугацаатай харьцуулахад соронзон орны задралын урт хугацаа нь илүү чухал юм. Үүнийг үзүүлье. Гүйдэл нь нягтралтай урсах плазмын эзэлхүүнийг авч үзье (гүйдлийн нягт нь нэгж талбайд ногдох гүйдлийн хүч, чиглэлд перпендикуляродоогийн). Максвеллийн тэгшитгэлийн дагуу гүйдэл нь соронзон орон үүсгэдэг. Хязгаарлагдмал дамжуулалттай плазм дахь гүйдэл нь электронуудын ионуудтай мөргөлдөхтэй холбоотой Жоулийн алдагдлаас болж мууддаг. Плазмын нэгж эзэлхүүн дэх нэгж хугацаанд ялгарах дулаан нь . Нэгж эзэлхүүн дэх соронзон энерги нь . Үүний үр дүнд, шинж чанар бүхий эзэлхүүн дэх соронзон энергийг дулаанд тараах (болон харгалзах талбайн уналт) цагийг дараах байдлаар тодорхойлно.

Сийвэн дэх соронзон орон хөлдөх нь бараг бүх астрофизикийн нөхцөл байдалд (богино хугацааны улмаас одны цөм нурах динамик процесст) сайн ойролцоо байдаг. Гэсэн хэдий ч жижиг хэмжээний хувьд энэ ойролцоололт, ялангуяа масштабын хувьд тохирохгүй байж магадгүй юм гэнэтийн өөрчлөлтталбайнууд. Эдгээр газрууд нь соронзон орны шугамын огцом эргэлтээр тодорхойлогддог.

4.1.3 Хориотой шугамууд

Оптикийн хувьд нимгэн ховор орчинд үүсэх цацрагийн өвөрмөц шинж чанар нь цацраг туяа үүсэх боломж юм. хориотой шугамуудатомууд. Хориотой спектрийн шугамууд- метастабил түвшнээс атом дахь шилжилтийн үед үүссэн шугамууд (өөрөөр хэлбэл цахилгаан диполь шилжилтийг сонгох дүрмээр хориглосон). Атомын хувирамтгай төлөвт байх хугацаа нь с-ээс хэд хэдэн хооронд хэлбэлздэг. хоног ба түүнээс дээш. Бөөмийн өндөр концентрацид (ин дэлхийн агаар мандал, Нарны фотосфер дэх см) бөөмсийн мөргөлдөөн нь атомуудын өдөөлтийг арилгаж, хориотой шугамууд ажиглагддаггүй.

Үнэн хэрэгтээ, оптик нимгэн сийвэнгийн эзэлхүүнээс үүсэх шилжилтийн магадлал (нэгж цаг дахь шилжилтийн тоо) бүхий түвшингээс түвшинд шилжих явцад үүссэн шугамыг авч үзье. Шугамын гэрэлтэлт

Хаана - нэг фотоны энерги; , - түвшин дэх X элементийн ионы харьцангуй концентраци; - элбэг дэлбэг байдалустөрөгчтэй харьцуулахад X элемент. Учир нь магадлал бага, хориотой шугамууд маш сул болж хувирдаг. LTE-ийн нөхцөлд түвшний популяци нь Больцманы томъёогоор тодорхойлогддог бөгөөд электроны концентрацаас хамаардаггүй.

Бага нягтралтай нөхцөлд нөхцөл байдал өөр байна. Жишээ нь: титмийн хандлага, атомын иончлол зөвхөн электрон нөлөөллөөр явагдах үед. Максвеллийн хурдны хуваарилалтаар 3-р түвшинг өдөөхөд хангалттай энергитэй электронуудын хэсэг . Мөргөлдөөний давтамж нь өдөөлтөд хүргэдэг ([см/с] нь нэгж эзэлхүүн дэх электроны нөлөөллөөр атомыг 0-р түвшин хүртэл өдөөх хурд). Түвшин бусад түвшинд цацрагийн задралын нийт магадлал , мөн өдөөх задралын балансаас харьцангуй концентрацийг олж авдаг

Энэ нь тодорхой байна (1) ба (2) салаалсан хүчин зүйл нь 1-ийн дарааллаар байж болно (жишээлбэл, бага өдөөлттэй түвшинд). Энэ нь титмийн ойролцоо зөвшөөрөгдсөн болон хориотой шугамын цацрагийн хүч нь ижил дараалалтай байх ёстой бөгөөд хэмжээнээс хамаарна гэсэн үг юм.