Bölüm 3: Plazma

 3.1 Plazmaya Giriş

Uzayın plazma ile dolu olduğu biliniyor.Aslında, plazma evrendeki en yaygın madde türü. Ateş, neon ışıkları ve şimşekten, galaktik ve galaksiler arası uzaya kadar çok çeşitli yerlerde bulunabilir.

Plazmaya daha fazla alışmamamızın tek nedeni, insanlığın büyük ölçüde duyularımızın uyumlu olduğu katılardan, sıvılardan ve gazlardan oluşan ince bir biyosferde yaşamasıdır. Örneğin, plazma türünde olan ateşi deneyimlemiyoruz; parlak bir alev görüyoruz ve ısıyı hissediyoruz. Sadece bilimsel deneyler bize plazmanın alevde gerçekten mevcut olduğunu gösterebilir.

Plazma çalışmaları, füzyon enerjisi üretimi gibi tek bir konuya odaklanabilirken, Evren'in nasıl işlediğinin anlaşılması gibi konularda öğrencileri daha geniş bir ilgi ile beklemektedir. Image credit: DOE-Princeton Plasma Physics Lab; Peter Ginter

"Plazma, elektromanyetik kuvvetlere toplu olarak tepki veren yüklü parçacıkların bir koleksiyonudur" (Plazma Evreninin Fiziği'nin ilk paragrafından, Anthony Peratt, (((Springer))) - Verlag, 1992). Bir plazma bölgesi aynı zamanda bir miktar nötr atom ve molekülün yanı sıra toz, tanecik ve küçük kayalık cisimlerden büyük gezegenlere ve tabii ki yıldızlara kadar daha büyük cisimler gibi hem yüklü hem de nötr maddeler içerebilir.

Tanımlayıcı özellik, serbest yüklerin, yani iyonların, elektronların ve yüklü toz parçacıklarının varlığıdır. Elektromanyetik alanlara güçlü tepkileri, iyonlaşmamış bir gazın davranışından çok farklı olan plazma davranışına neden olur. Elbette, yüklü ve nötr olan tüm parçacıklar, yerel yoğunluğuyla orantılı olarak bir yerçekimi alanına tepki verir. Evrenin büyük bir kısmı plazmadan oluştuğundan, yerçekimi kuvvetinin elektromanyetizmaya hakim olduğu yerler nispeten seyrektir.

Eşsiz özellikleri nedeniyle, plazma genellikle katılardan, sıvılardan ve gazlardan farklı bir madde fazı olarak kabul edilir.Genellikle ona maddenin 4. hali denilir, ancak evrensel olarak en yaygın hali olduğu için maddenin “ilk” hali olarak düşünülebilir.

Aşağıdaki tablo, durumların termal bir bakış açısından nasıl değiştiğini göstermek için yaygın olarak kullanılır. Sıcaklık ne kadar yüksek olursa, belirtildiği gibi yukarı ve aşağı geçişlerle enerji merdiveni o kadar yüksektir.Bununla birlikte, bir maddeki iyonize etmek için çok yüksek bir ısı gerekir. Başka yollar da vardır ve yük dengesizliği olan iyonize bir durum hemen hemen her sıcaklıkta indüklenebilir ve korunabilir.

Metal elektrik kablosu gibi bir katı yeterince yüksek voltajlı bir kaynağa bağlanırsa, elektronları metal çekirdeğinden ayrılır ve bir yüklü parçacık akımı olarak tel boyunca serbestçe hareket eder.

Sodyum klorür gibi bir miktar metalik tuz içeren bir bardak su kolayca iyonize olur. Bir pozitif ve bir negatif tel yoluyla bir elektrik voltajı uygulanırsa, hidrojen ve oksijen atomları, zıt yüklü tellere akabilir ve oda sıcaklığında gaz atomlarına dönüşebilirler.

Bu tür kararlı, nötr durumlar, bir elektrik evreninin parçasıdır, ancak bu yazı, uzayda daha büyük ölçeklerde plazma ve elektrik akımlarının durumunu araştırmaya daha fazla odaklanacaktır

Çok soğuk bir gaz ve toz moleküler bulutu, yakındaki yayılan yıldızlar veya kozmik ışınlar tarafından iyonize edilebilir; sonuçta ortaya çıkan iyonlar ve elektronlar, düzenli plazma özelliklerini üstlenir, yükü ve çift katmanlar oluşturarak yük ayrımı ve çok büyük voltaj farklılıklarına sahip elektrik alanları oluşturabilir. . Bu tür plazma, şarjları hızlandıracak ve onları metallerden daha iyi idare edecektir. Plazma akımları, plazmanın varlığının tanımlanabildiği birçok morfolojiden ikisi olan tabakalar ve filamentli formlarla sonuçlanabilir.

Maddenin dört hali veya fazı ve bunlar arasındaki geçişler. Toprak, su, hava ve ateşin ilk Yunan "birincil elementleri" ile benzerliğe dikkat edin. Plazmanın en yüksek enerji durumuna sahip durum olduğu açıktır. Açık soru: Bu enerji uzayın neresinden geliyor? Image credit: Wikimedia Commons

İyonların oranı, iyonlaşma derecesi ile belirlenir. Bir plazmanın iyonlaşma derecesi% 0.01'den% 100'e kadar değişebilir, ancak plazma davranışı, yüklü partiküllerin varlığı ve plazma davranışının tipik yük ayrışması nedeniyle bu aralığın tamamında meydana gelecektir.

Plazma bazen yalnızca "iyonize gaz" olarak adlandırılır. Teknik olarak doğru olsa da, bu terminoloji eksik ve modası geçmiş. Bu terimler, plazmanın nadiren gaz gibi davrandığı gerçeğini gizlemek için kullanılır. Plazma uzayda basitçe dağılmaz, kendini karmaşık formlarda düzenler, ve o bölgedeki kütleçekim kuvveti o bölgedeki elektromanyetik kuvvetlerden güçlü olmadıkça kütleçekimden pek etkilenmez. Plazma gaz halindeki bir madde değildir, plazma halindedir.

Güneş'in devasa "iyonize gaz" (plazma) kütlelerini fırlatması ve kendi güçlü yerçekimine karşı koronal kütle fışkırması, bunu kısa ve öz bir şekilde göstermeye hizmet eder. Güneş 'rüzgarı' plazmadır ve elektrik akımı olarak da bilinen hareketli yüklü parçacıklardan oluşur. Açıkça söylemek gerekirse, bir akışkan, bir "rüzgar" veya bir "sıcak gaz" değildir. Akışkan dinamiğinden başka kelimelerin kullanılması, gözlemleyebildiğimiz kadar uzakta, uzayda, yerçekiminden daha güçlü elektrik akımlarının ve plazma fenomenlerinin gerçekliğini gizlemeye hizmet eder.

Koronal kütlenin fırlatılması milyarlarca ton plazmayı gezegenler arası ortama boşaltır. Güneş, gizli disk üzerindeki beyaz dairenin boyutudur. Courtesy, SOHO public imagery

3.2 İyonlaşma

Uzayın alanlarla, çoğu yüklü çeşitli parçacıklarla ve atomlardan gezegenlere, yıldızlardan galaksilere kadar büyüklükte parçacık koleksiyonlarıyla dolu olduğunu biliyoruz. Nötr parçacıklar zıt yüklü parçacıklardan oluşturulabilir. Tersine, yüklü parçacıklar, iyonizasyon olarak bilinen bir işlemle atomlardan ve moleküllerden oluşturulabilir.

Eğer bir elektron bir atomdan ayrılırsa, atomun pozitif yüklü kısmı kalır. Ayrılan elektron ve atomun geri kalanı birbirinden bağımsız hale gelir. Bu işleme iyonizasyon ya da iyonlaşma denir. Atomun pozitif yüklü kalan kısmına iyon denir. En basit atom yani hidrojen, bir proton ve bir elektrondan oluşur.Hidrojen iyonlaşırsa, birbirinden bağımsız bir elektron ve bir proton ortaya çıkar.Tek proton bir iyonun en basit halidir.

Hidrojenden daha ağır bir atom iyonize edilirse, bir veya daha fazla elektron kaybedebilir. İyon üzerindeki pozitif yük, kaybedilen elektron sayısına eşit olacaktır. İyonlaşma ayrıca moleküllerle de meydana gelebilir. Bir iyon ayrıca nötr bir atoma veya bir moleküle bir elektron eklenmesi ile de oluşabilir, buna de negatif iyon denir. Uzaydaki toz parçacıkları genellikle yüklüdür ve tozlu plazmaların fiziğinin incelenmesi bugün birçok üniversitede araştırma konusudur. Atomları elektron ve iyonlara ayırmak için enerji gereklidir - aşağıdaki tabloyu inceleyin.

"Elementlerin atom numaralarına karşı ilk iyonlaşma enerjisi. Resim Hakları: Wikimedia Commons, edited to add temperatures along the right axis

Tablonun tekrar eden modeline dikkat edin: bir alkali metal nispeten düşük bir iyonlaşma enerjisine veya sıcaklığa sahiptir (iyonlaşması kolaydır). Sağa doğru ilerlediğinizde, atom numarasını (atomun çekirdeğindeki proton sayısını) artırdığınızda, "daha ağır" atomu iyonize etmek için gereken enerji artar. Bir sonraki "asal gaz" atomunda zirveye ulaşır, ardından bir sonraki daha yüksek atom numarasında bir düşüş izler ve bu tekrar olacaktır. Ardından desen tekrar eder.

En hafif element olan hidrojenin, bu elektrik ve kimyasal bağlamda bir "metal" olarak kabul edilmesi ilginçtir, çünkü dış (ve yalnızca) elektron yörüngesinde kolayca "vazgeçtiği" tek bir elektrona sahiptir. Yıldızlardaki bileşen elementler bağlamında astronomideki ortak terminoloji, hidrojen ve helyumun "gazlar" olduğu ve mevcut diğer tüm elementlerin topluca "metal" olarak adlandırıldığıdır.

3.3 İyonlaşmayı Başlatma ve Sürdürme

İyonizasyonu başlatmak ve sürdürmek için gereken enerji, enerjik parçacıklar arasındaki çarpışmalardan (yeterince yüksek sıcaklık) veya yeterince yoğun radyasyondan kaynaklanan kinetik enerji olabilir.Parçacıkların ortalama rastgele kinetik enerjisi rutin olarak sıcaklık olarak ve bazı çok yüksek hız uygulamalarında elektron-volt (eV) olarak ifade edilir. Kelvin (K) cinsinden sıcaklığı eV'ye dönüştürmek için, K'yi 11604.5'e bölün. Tersine, termal eşdeğer sıcaklığı K cinsinden elde etmek için eV'deki bir değeri bu sayıyla çarpın.

Yukarıdaki grafik, bir atom veya molekülden ilk, en dıştaki elektronu ayırmak için gereken iyonlaşma enerjisini temsil etmektedir. Sonraki elektronlar çekirdeğe daha sıkı bağlanır ve iyonlaşmaları daha da yüksek enerjiler gerektirir.Yıldızların ve galaktik jetlerin içinde ve yakınında bulunanlar gibi aşırı enerjik ortamlarda atomlardan çok çeşitli elektron seviyeleri sıyrılabilir.

Önemli: Bu enerjik plazmalar, çok yüksek hızlara, kozmik ışın kaynaklarına ve birçok dalga boyunda senkrotron radyasyonuna hızlandırılabilen önemli elektron ve iyon kaynaklarıdır. Küresel iklimimizi etkileyen bulut örtüsü modellerine bağlanan kozmik ışın bağlantıları, Henrik Svensmark’ın The Chilling Stars kitabında raporlnamıştır.

Sıcaklık, parçacıkların ne kadar rasgele kinetik enerjiye sahip olduklarının bir ölçüsüdür ve bu, parçacık çarpışmalarının oranı ve ne kadar hızlı hareket ettikleri ile ilgilidir. Sıcaklık, plazma iyonlaşma derecesini etkiler. Yerel manyetik alanlarla ("kuvvet içermeyen" durum) hizalanmış elektrik alanları (paralel) plazmada oluşabilir. Alanla hizalı koşullarda hızlanan parçacıklar, rastgele değil paralel hareket etme eğilimindedir ve sonuç olarak nispeten az çarpışmaya uğrar. Parçacık yörüngelerinin rastlantısaldan paralele dönüştürülmesine "determalizasyon" denir. Sonuç olarak daha düşük bir "sıcaklığa" sahip oldukları söylenir.

Benzetme: Bir "yıkım derbisinde" araç hareketini "sıcak", yani çarpışmaya meyilli rastgele trafik, ve şeritlerde otoban araç hareketini "soğuk", düşük çarpışmalı, paralel hizalanmış trafik olarak düşünün.

Bir elektron ve bir atom arasındaki bir çarpışmada, elektronun enerjisi (elektron sıcaklığı) atomun iyonlaşma enerjisinden büyükse iyonlaşma meydana gelecektir. Aynı şekilde, bir elektron bir iyonla çarpışırsa, elektron yeterli enerjiye sahipse yeniden birleşmez. Bunu, elektronun iyonun kaçış hızından daha büyük bir hıza sahip olduğu, dolayısıyla iyonun etrafındaki bir yörüngede yakalanmadığı şeklinde görselleştirilebilir.

nötr bir atomu iyonize etmek için bir elektronun salınımının basit diyagramı

Uzay plazmalarındaki elektron sıcaklıkları, yüzlerce veya milyonlarca Kelvin olabilir. Plazmalar bu nedenle iyonize hallerini korumada etkili olabilir. Uzay plazmalarında ayrılmış yük durumu normaldir.

Diğer iyonlaşma enerjisi kaynakları, diğer bölgelerden gelen yüksek enerjili kozmik ışınlar, gaz üzerine gelen yoğun ultraviyole ışıklar veya yakındaki yıldızlardan zayıf iyonize plazma gibi yüksek enerjili veya "iyonlaştırıcı" ışıma[1], bir plazma bölgesi ile nötr bir gaz bölgesi arasındaki bir karşılaşmanın göreceli hızının Kritik İyonlaşma Hızını veya plazmanın kendisinde yaratılan enerjik ışıma süreçlerini aştığı durumları içerir.

[1](Pek kullanılmasa da radrasyonun türkçe karşılığı ışımadır ve ışıma kelimesi çok daha anlaşılır bir kelime)

Bulutsu NGC 3603'te oldukça enerjik süreçler gözlemlenir: oroidal halka ve bipolar jetler ile mavi süperdev Sher 25, üst merkez; emisyon bulutsusu olarak ark ve ışıma modu plazma deşarjları,(sarı-beyaz alanlar); Bulutsunun tozlu plazma bölgeleri boyunca, sıcak mavi Wolf-Rayet ve genç O-tipi yıldızlar kümelenmiştir. Görsel hakları: W. Brandner (JPL / IPAC), E. Grebel (Washington U.), You-Hua Chou (U. of Illinois, Urbana-Champaign) ve NASA Hubble Uzay Teleskobu

Big Bang kozmolojisinde, Evrende iyonlaşma yoluyla önemli sayıda “gevşek” iyon ve elektron yaratmaya ve sürdürmeye yetecek kadar enerji olmadığı ve bu nedenle var olamayacağı düşünülmektedir. Öte yandan, iyonlar ve elektronlar atomlara dönüştüğünde enerji açığa çıkar. Big Bang Modelinde protonların ve elektronların atomlardan önce yaratıldığı düşünülmektedir, bu nedenle Evrendeki atomların oluşumu sırasında muazzam miktarda enerji açığa çıkmış olmalıdır. Büyük Patlama Modeli doğruysa, o zaman bu enerjinin çok sayıda atomu yeniden iyonlaştırmak için hala mevcut olması mümkün görünüyor. Alternatif olarak, Büyük Patlama'dan sonra tüm protonların ve elektronların atomlarda birleşmemiş olması olası görünüyor.

Elektrik Modelin Büyük Patlama Modeline dayanmadığını unutmayın. Elektrik Modeli, baktığımız her yerde iyonları ve elektronları tespit ettiğimizi söylüyor; bu yüzden muhtemelen çok sayıda varlar. SOHO güneş gözlem uzay aracı üzerindeki Chandra (X-ışını) ve EIT, Extreme Ultraviyole Görüntüleme Teleskopu gibi yüksek enerjili fotonlar “gören” teleskoplar, Evren'de yakın ve uzak iyonlaştırıcı enerji kaynaklarının varlığını kanıtlar. Teorik olarak, yer değiştirebilen iyonların ve elektronların çok sayıda var olamayacağını öne sürmek, çünkü teorik olarak, onları yaratmak için yeterli enerjinin olmaması, Evrenin aynı nedenle var olamayacağını iddia etmek kadar hatalı.

3.4 Plazma Araştırması

Norveçli bilim adamı Kristian Birkeland (1867-1917), 1904 dolaylarında boşaltılmış bir elektromanyetik plazma simülatörü olan Terella ("Küçük Dünya)" ile

Plazma Dünya'nın biyosferinde yaygın olmasa da, şimşek gibi pek çok formda, kuzey ve güney kutup ışıklarında, statik elektrik kıvılcımlarında, buji ateşleyicilerinde, her türden alevlerde (bkz.Bölüm 2, ¶2.6), vakum, tüpler (valfler), elektrik ark kaynağı, elektrik ark fırınları, elektrik boşaltma işlemesi, toksik atık bertarafı için plazma torçları ve neon ve diğer floresan aydınlatma tüpleri ve ampullerinde görülür.

Plazma davranışı, 100 yılı aşkın süredir laboratuar deneylerinde kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Bugün dünyanın en büyük teknik profesyonel örgütü olan Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü (IEEE) de dahil olmak üzere çeşitli laboratuvarlar ve meslek kuruluşları tarafından plazma davranışı üzerine yayınlanmış çok sayıda araştırma bulunmaktadır. IEEE, Plazma Bilimi İşlemleri (Transactions on Plasma Science) (((adl)))ı bir dergi yayınlamaktadır.

Bu yazının geri kalanında plazma davranışını açıklarken bu araştırmanın çoğuna güveneceğiz. Unutulmaması gereken bir nokta, plazma davranışının birçok büyüklükte ölçeklenebilir olduğunun gösterilmiş olmasıdır. Yani, laboratuvarda küçük ölçekli plazma örneklerini test edebilir ve gözlemlenebilir sonuçların uzaydaki plazma davranışını açıklamak için gerekli boyutlara yükseltilebileceğini biliriz.

ABD, Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü'ndeki Dr. Paul Bellan’ın Plazma Fiziği Grubu laboratuvarında deneysel plazma vakum odası; yaklaşık 2008. Görsel Hakları: Cal Tech

3.5 Plazma ve Gazlar

Kozmik plazma, yüklü parçacıklarının, yani iyonların, elektronların ve yüklü toz parçacıklarının varlığı nedeniyle, elektromanyetik alanların varlığında nötr bir gazdan temelde farklı bir şekilde davranır.

Elektromanyetik kuvvetler, yüklü parçacıkların nötr atomlardan farklı hareket etmesine neden olur. Plazmanın karmaşık davranışı, bu tür kolektif hareketlerden kaynaklanabilir.

Önemli bir davranışsal özellik, plazmanın büyük ölçekli hücreler ve filamentler oluşturma yeteneğidir. Aslında, neredeyse canlı gibi davranışı ve hücre içeren kan plazmasına benzerliklerinden dolayı "plazma" diye adlandırılmıştır.

Plazmanın hücreselleştirilmesi, doğru modellemeyi zorlaştırır. "İyonize gaz" teriminin kullanılması yanıltıcıdır çünkü plazma davranışının gaz davranışı veya akışkan dinamiği açısından modellenebileceğini öne sürer. Bazı basit koşullar dışında bu mümkün değildir.

Alfvén ve Arrhenius, 1973'te Evolution of the Solar System'da şunları yazdı: “[Modelleme yaklaşımlarının] temel farkı, gerçekte eşanlamlı olmasına rağmen, farklı genel kavramları ifade eden iyonize gaz ve plazma terimleri ile bir dereceye kadar gösterilmektedir. İlk terim, temelde bir gaza, özellikle de en aşina olduğumuz atmosferik gaza benzeyen bir ortam izlenimi verir. Bunun aksine, bir plazma, özellikle de tamamen iyonize edilmiş manyetize edilmiş bir plazma, temelde farklı özelliklere sahip bir ortamdır. "

3.6 Elektrik iletimi

Plazma, serbestçe hareket edebilen ayrışmış yüklü parçacıklar içerir. Tanım gereği hareketli yüklerin bir akım oluşturduğunu hatırlayarak, plazmanın elektriği iletebildiğini görebiliriz. Aslında, plazma hem serbest iyonları hem de serbest elektronları içerdiğinden, elektrik, yük türlerinden biri veya her ikisi tarafından iletilebilir. Karşılaştırıldığında, bir metaldeki iletim tamamen serbest elektronların hareketinden kaynaklanmaktadır çünkü iyonlar kristal kafese bağlıdır. Bu, plazmanın metallerden daha verimli bir iletken olduğu anlamına gelir, çünkü hem elektronlar hem de bunlara karşılık gelen iyonlar uygulanan kuvvetler altında hareket etmekte serbesttir.

Kompakt floresan ışıklarda plazma iletiminin verimliliği, çoğu metal filamanlı (dirençli ısıtma) ışık kaynağının yerini hızla almıştır.

3.7 Plazmanın Elektriksel Direnci

Yerçekimi Modelinde, plazmanın basitlik için sıfır dirençli mükemmel bir iletken olduğu varsayılır. Bununla birlikte, tüm plazmalar küçük fakat sıfır olmayan bir dirence sahiptir. Bu, uzaydaki elektriğin tam olarak anlaşılması için temeldir. Plazma sıfırdan farklı küçük bir dirence sahip olduğundan, zayıf elektrik alanlarını kısa devre olmadan destekleyebilir.

Bir malzemenin elektriksel iletkenliği iki faktör tarafından belirlenir: malzemedeki mevcut yük taşıyıcılarının (iyonlar ve elektronlar) popülasyonunun yoğunluğu ve bu taşıyıcıların hareketliliği (hareket özgürlüğü).

Uzay plazmasında, yük taşıyıcıların hareketliliği son derece yüksektir çünkü çok düşük toplam parçacık yoğunluğu ve genellikle düşük iyon sıcaklıkları nedeniyle, diğer parçacıklarla çok az çarpışma yaşarlar. Öte yandan, mevcut yük taşıyıcıların yoğunluğu da çok düşüktür, bu da plazmanın akımı taşıma kapasitesini sınırlar.

Yük hareketliliği ile yük yoğunluğunun çarpımının tersine bağlı olan plazmadaki elektriksel direnç, bu nedenle küçük ama sıfır olmayan bir değere sahiptir.

Bir manyetik alan, alan boyunca hareket eden yüklü parçacıkları yön değiştirmeye zorladığından, bir manyetik alan boyunca direnç, manyetik alan yönündeki dirençten etkili bir şekilde çok daha yüksektir. Bu, plazmadaki elektrik akımlarının davranışına bakıldığında önemli hale gelir.

Plazma çok iyi bir iletken olmasına rağmen, mükemmel bir iletken veya süper iletken değildir.

3.8 Yük Farklılıklarının Oluşumu 

Yeterince büyük bir hacimde, plazma aynı sayıda pozitif ve negatif yüke sahip olma eğilimindedir çünkü herhangi bir yük dengesizliği, yüksek enerjili elektronların hareketi ile kolayca nötralize edilir. Öyleyse şu soru ortaya çıkıyor, eğer plazma bu kadar iyi bir iletkense ve kendini hızla etkisiz hale getirme eğilimindeyse, farklı yüklü bölgeler nasıl var olabilir?

Küçük bir ölçekte, bir uzay plazmasındaki onlarca metre mertebesinde, elektron hareketlerindeki rastgele değişimlerin bir sonucu olarak doğal farklılıklar meydana gelecektir ve bunlar, nötrlüğün geçici olarak ihlal edildiği küçük bitişik bölgeler oluşturacaktır.

Daha büyük bir ölçekte, manyetik bir alanda hareket eden pozitif ve negatif yükler, alan tarafından bir dereceye kadar otomatik olarak ayrılacaktır çünkü alan, pozitif ve negatif yükleri zıt yönlerde zorlar. Bu, farklı yüklü bölgelerin görünmesine ve manyetik alanda hareket etmeye devam ettiği sürece korunmasına neden olur.

Ayrılmış yük bir elektrik alanına neden olur ve bu da iyonların ve elektronların yine zıt yönlerde daha fazla hızlanmasına neden olur. Başka bir deyişle, bazı küçük homojen olmayanlıklar oluşur oluşmaz, bu hızla daha karmaşık plazma davranışının başlamasına yol açar.

Jüpiter'in yoğun manyetik alanında hareket etmek, Io ile Jüpiter'in kutup alanları arasında akan yaklaşık 2 trilyon watt'lık bir devrede güçlü bir yük ayrımı (voltaj farkı) ve bunun sonucunda ortaya çıkan bir elektrik akımı oluşturur.

Tüm ölçeklerde, plazmanın filamentleşmesi ve hücreselleştirme davranışı, yüklerin ayrıldığı ince tabakalar oluşturur. Katmanların kendileri ince olmasına rağmen, uzayda geniş alanlara uzanabilirler.

3.9 Plazma Davranışı Hakkında Hatırlanması Gereken Önemli Noktalar

Uzay plazmasını ele alırken akılda tutulması gereken en önemli nokta, genellikle bir gazdan tamamen farklı davranmasıdır. Bir plazmanın belirleyici özelliği olan yüklü parçacıklar elektromanyetik alanlardan etkilenir ve parçacıkların kendilerinin oluşturup modifiye edebilir.

Özellikle plazma kendi içinde hücreler ve lifler oluşturur, bu nedenle plazma olarak adlandırılır ve bunlar plazmanın davranışını bir geribildirim döngüsü gibi değiştirir.

Plazma davranışı biraz fraktal davranışa benzer. Her ikisi de nispeten basit davranış kurallarından kaynaklanan karmaşık sistemlerdir. Fraktalların aksine, plazma aynı zamanda kararsızlıklardan da etkilenir ve bu da daha fazla karmaşıklık katmanı ekler.

Bu karmaşıklığı hesaba katmayan herhangi bir teorik veya matematiksel Evren modeli, sistemin davranışının önemli yönlerini gözden kaçıracak ve onu doğru bir şekilde modelleyemeyecektir.

Başak Kümesi'ndeki aktif gökada M87, bir plazma filamenti ("jeti") boyunca 5000 ışık yılı uzunluğundaki elektrik akımıyla, parlak düğümler olarak ara sıra bükülme dengesizlikleri sergiliyor. Görsel hakları: Uzay Teleskobu Enstitüsü, Hubble / NASA