Плазменный слой
Cтраница 4
Были проведены и более подробные расчеты, в которых принималась во внимание конечная длина плазменного шнура, а также связь между распределениями плотности тока и скорости. В качестве примера па рис. 7.2 показано распределение вращательной скорости в г - z - плоскости. Согласно расчету в каждом сечении вблизи оси плазменные слои вращаются с одной угловой частотой. Частота вращения уменьшается в направлении от катода к аноду. [46]
В зависимости от направления тока в плазменном столбе различают г - и 6-пинч. Если ток J протекает вдоль оси z цилиндрич. Сжатие плазмы наблюдается и в конфигурациях, имеющих вид тонкого плоского плазменного слоя с током - нейтральный токовый слой. [47]
 |
Образование анодного стримера. [48] |
При отрицательной полярности стержня образование стримера вблизи стержня ( в этом случае он называется катодным стримером) оказывается сильно затрудненным. Сильное поле непосредственно около стержня приводит к образованию большого числа лавин, распространяющихся по направлению к окружающему стержень положи - тельному объемному заряду. Именно в силу большого числа одновременно развивающихся лавин не возникает условий для образования заполненного плазмой узкого канала, а создается более или менее однородный плазменный слой, как показано на рис. 4 - 8 а. При дальнейшем возрастании напряжения ионизация длительное время продолжает происходить только в пространстве между стержнем и плазменным слоем, который постепенно увеличивается в объеме и несколько вытягивается в сторону противоположного электрода. Напряженность поля на внешней поверхности плазменного слоя постепенно растет и при дальнейшем возрастании напряжения возникают лавины электронов справа от этого слоя ( рис. 4 - 8 6), Положительные заряды этих лавин вызывают дальнейшее возрастание напряженности на границе плазменного слоя, благодаря чему появляется большЬе число новых лавин, слияние которых приводит к удлинению плазменного слоя по направлению к аноду и превращению его в стример. [49]
Дуговой разряд со стационарным катодным пятном возникает в том случае, если примыкающая к катоду часть шнура дуги настолько сильно разогревается за счет электронной бомбардировки, что становится способной эмиттировать ( за счет термоионизации) иояы в направлении катода и электроны в направлении анода - так называемый контракционный механизм образования катодного тока. Электроны, необходимые для разогрева плазмы, высвобождаются из катода падающими на него ионами; при этом и образуется светящееся катодное пятно. Этот разряд особенно часто возникает в том случае, если катод изготовлен из легко испаряющихся веществ ( цинка или алюминия), что способствует образованию горячей паровой зоны - перед катодом. Высокая температура плазменного слоя у катода достигается при условии, что этот слой теряет лишь незначительную часть своей энергии на излучение и передачу тепла холодному катоду. Разряды такого типа наблюдаются в дуговых лампах, заполненных инертными газами или ртутными парами. [50]
На дневной стороне расположены каспы - воронки, образованные силовыми линиями геомагнитного поля, расширяющиеся от поверхности Земли вплоть до магнитопаузы. Через каспы, разделяющие силовые линии дневной магнитосферы и геомагнитного хвоста, плазма из магнитного переходного слоя может проникать в глубь магнитосферы. На ночной стороне магнитосферы расположен геомагнитный хвост ( диаметр 40Я0, протяженность - 103Я0), который образуется двумя пучками силовых линий с противоположным направлением поля. Между пучками геомагнитного хвоста расположен плазменный слой ( с толщиной 5Я0) - область со слабым магнитным полем и повышенной концентрацией горячей плазмы, нагретой внутри-магнитосферными процессами до 5 - Ю7 К. Ток, ответственный за резкое изменение направления магнитного поля в долях хвоста, протекает в нейтральном токовом слое внутри плазменного слоя. Этот ток поперек хвоста направлен с утренней стороны на вечернюю. [51]
На дневной стороне расположены каспы - воронки, образованные силовыми линиями геомагнитного поля, расширяющиеся от поверхности Земли вплоть до магнитопаузы. Через каспы, разделяющие силовые линии дневной магнитосферы и геомагнитного хвоста, плазма из магнитного переходного слоя может проникать в глубь магнитосферы. На ночной стороне магнитосферы расположен геомагнитный хвост ( диаметр 40Я0, протяженность - 103Я0), который образуется двумя пучками силовых линий с противоположным направлением поля. Между пучками геомагнитного хвоста расположен плазменный слой ( с толщиной 5Я0) - область со слабым магнитным полем и повышенной концентрацией горячей плазмы, нагретой внутри-магнитосферными процессами до 5 - Ю7 К. Ток, ответственный за резкое изменение направления магнитного поля в долях хвоста, протекает в нейтральном токовом слое внутри плазменного слоя. Этот ток поперек хвоста направлен с утренней стороны на вечернюю. [52]
Ионизационные волны характерны и для С. EJ) разряд в виде светящегося слоя толщиной - Х со скоростью 107 -: - 108 см / с движется от места возникновения ( фокальная плоскость) навстречу излучению. Скорость фронта ионизации зависит от рода гааа, давления, поля СВЧ-волны и сходимости СВЧ-пучка. В полях EQ Et инициированный тем или иным способом разряд в виде неоднородного плазменного слоя с осевым размером - Х, убегает от инициатора навстречу излучению со скоростями 10г - 10 см / с, также зависящими от СВЧ-мощности, рода газа и давления. [53]
Плотность нейтральных атомов в рабочем объеме невысока. Число ион-атомных столкновений мало, поэтому плазму можно считать бесстолкнови-тельной. И как следствие, ограничения на величину ионного тока, обусловленные столкновениями в рабочем объеме, практически отсутствуют. Процесс эмиссии ионов из плазмы рабочего объема ( возможно, при этом границы плазменного слоя подвижны) продолжается до полного истощения зарядов внутри рабочего объема. [54]
При отрицательной полярности стержня образование стримера вблизи стержня ( в этом случае он называется катодным стримером) оказывается сильно затрудненным. Сильное поле непосредственно около стержня приводит к образованию большого числа лавин, распространяющихся по направлению к окружающему стержень положи - тельному объемному заряду. Именно в силу большого числа одновременно развивающихся лавин не возникает условий для образования заполненного плазмой узкого канала, а создается более или менее однородный плазменный слой, как показано на рис. 4 - 8 а. При дальнейшем возрастании напряжения ионизация длительное время продолжает происходить только в пространстве между стержнем и плазменным слоем, который постепенно увеличивается в объеме и несколько вытягивается в сторону противоположного электрода. Напряженность поля на внешней поверхности плазменного слоя постепенно растет и при дальнейшем возрастании напряжения возникают лавины электронов справа от этого слоя ( рис. 4 - 8 6), Положительные заряды этих лавин вызывают дальнейшее возрастание напряженности на границе плазменного слоя, благодаря чему появляется большЬе число новых лавин, слияние которых приводит к удлинению плазменного слоя по направлению к аноду и превращению его в стример. [55]
Эти токи замыкаются через высокопроводящую ионосферу, втекая в нее на утренней стороне и вытекая на вечерней. Ионосфера в этой цепи является нагрузкой. СВ в энергию магнитосферно-ионосферных токов, к-рая затем диссипирует внутри ионосферы ( энергетич. Область их втекания и вытекания образует практически непрерывную полосу вдоль аврорального о в а-л а, являющегося проекцией плазменного слоя и каспа вдоль геомагн, силовых линий на высоту 100 - 200 км над поверхностью Земли. [57]
Во время взрывной фазы возникает сильный ионосферный ток над областью авроральной активности. Этот ток по существу является электронным выбросом ( электроджетом) из области полярного сияния и создает большие возмущения в горизонтальной компоненте магнитного поля на поверхности Земли. Возрастание индекса АЕ буквально перед началом инициации взрывной фазы происходит вследствие генерации ионосферных токов во время фазы роста, но как только начинается взрывная фаза, основной вклад вносит электронный выброс. Ток, текущий в электронном выбросе, возникает вследствие переноса силовых линий на внешние грани арок, лежащих вдоль внутренней границы плазменного слоя, как показано на рис. 10.13. Область, где происходит отклонение тока поперек хвоста к ионосфере, называется токовым клином суббури. [58]
Ионы из атмосферы вытягиваются продольным электрическим полем в плазменный слой геомагнитного хвоста. В результате крупномасштабной магнитосферной конвекции ионы попадают во внутреннюю магнитосферу и составляют основную часть ионов магнитосферного кольцевого тока. Заряженные частицы, движущиеся вокруг Земли на расстояниях ( 3 - 4) Яф, образуют магнитосферный кольцевой ток. Азимутальное движение электронов на восток и протонов на запад обусловлено центробежным и градиентным дрейфами частиц с энергиями от 10 до 103 кэВ, инжектированных в область замкнутых геомагнитных силовых линий из плазменного слоя хвоста магнитосферы во время магнитосферных суббурь. Результирующий ток течет вокруг Земли в западном направлении и понижает горизонтальную составляющую геомагнитного поля Земли. Потоки энергичных частиц с энергией свыше 1 МэВ образуют радиационный пояс в области замкнутых геомагнитных линий, который является магнитной ловушкой для частиц. Во время суббурь происходит инжекция частиц из плазменного слоя в радиационный пояс. [59]
Страницы: 1 2 3 4