Атомная энциклопедия
 

ПЛАЗМА — ЧЕТВЕРТОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА. Известно, что любое вещество может су­ществовать только в одном из трех состояний: твер­дом, жидком или газообразном, классическим при­мером чему является вода, которая может быть в виде льда, жидкости и пара. Однако веществ, пре­бывающих в этих считающихся бесспорными и обще­распространенными состояниях, если брать всю Вселенную в целом, очень мало. Они вряд ли пре­вышают то, что в химии считается ничтожно малыми следами. Все остальное вещество Вселенной пребы­вает в так называемом плазменном состоянии. Что это такое?
Известно, что по мере нагревания тепловое дви­жение атомов любого твердого тела принимает все более и более энергичный характер, пока не начи­нают ослабевать, а затем и рваться одна за другой связи, определяющие структуру вещества.
Первой разрушается кристаллическая решетка — твердое тело плавится и превращается в жидкость. Затем ослабляются связи между молекулами, и вещество принимает газообразную форму — испаря­ется. Выше 2000° С жидкая вода уже не может су­ществовать вообще, несмотря пи на какие давления. Следовательно, исключаются все виды химических реакций в водной среде. При четырех-пяти тысячах градусов рвутся все связи внутри молекул, и ве­щество окончательно распадается на атомы состав­ляющих его элементов. Поэтому прекращаются все обычные химические реакции.
Ну а что будет происходить, если нагревать сосуд с газом?
По мере повышения температуры движение ато­мов газа становится все более и более энергичным, и они все чаще и чаще, а следовательно, и сильнее сталкиваются друг с другом. В результате столкно­вений первыми начинают отрываться электроны, расположенные на самых внешних орбитах и сла­бее всех связанные с ядрами своих атомов. Внутри газа появляется как бы второй газ, состоящий из этих электронов, число которых по мере оголения ядер атомов непрерывно растет. Вслед за ними на­ступает очередь электронов, «запрятанных» на самых глубоких и более прочных орбитах. Одновременно начинают учащаться столкновения и между ионами, лишенными всей или части своей электронной за­щиты.
Газ, в котором под действием исключительно вы­сокой температуры произошло разделение вещества па свободные электроны, носящиеся с бешеной ско­ростью и сталкивающиеся между собой и со стен­ками сосуда, совершенно оголенные ядра атомов и атомы, по какой-то случайности все еще удерживаю­щие некоторую толику своих электронов, стали на­зывать плазмой. «Идеальная» плазма с разде­ленными полностью атомными частицами соответст­вует температуре в несколько десятков миллионов градусов. Везде, где вещество чрезвычайно горячо, оно находится в плазменном состоянии. Однако плазма — это не просто нагретое до сверхвысокой температуры вещество. Это совершенно иное его физическое состояние, проявляющее целый ряд не­обыкновенных и очень важных свойств.
Например, плазменное состояние газообразного вещества может возникать и при менее высоких и даже относительно низких температурах в зависимое­ти от состава, структуры и степени разрежения газа. Пламя свечи, свечение ламп холодного света, элект­рическая дуга, электрический разряд, огненная струя, вырывающаяся из сопла реактивного двига­теля или ракеты, ослепительный след, оставляемый молнией, — все это далеко не полный перечень яв­лений, при которых человек прямо или косвенно имеет дело с четвертым, плазменным, состоянием вещества.
Большинство людей и даже некоторые ученые не делают различия между отдельными видами плазмы и газом. Очень часто можно слышать о раскаленной атмосфере Солнца и звезд, потоках раскаленных газов и т. п.
Плазма действительно по ряду признаков очень сходна с газом. Она и разрежена, и текуча. Однако на уровне атомов и молекул природа их строения совершенно различна, и именно это объясняет чрез­вычайно широкое разнообразие свойств плазмы и ее поведения, что резко отличает плазму от всех остальных состояний вещества.
В целом плазма нейтральна, так как она содер­жит одинаковое количество отрицательно и поло­жительно заряженных частиц. Но взаимодействие этих зарядов придает плазме потрясающее разно­образие свойств, не похожих ни на какие свойства газов. При некоторых условиях она может прово­дить электрический ток лучше, чем медь, течь как вязкая жидкость, вступать в реакции с другими веществами как сильный химический раствор. Бо­лее того, плазма легко управляется электрическими и магнитными полями.
В необыкновенно короткий срок физика плазмы стала одной из ведущих областей науки, главным образом, в связи с исследованиями термоядерной реакции,  получаемой пока только в мгновенной вспышке раскаленной до температуры в несколько сот миллионов градусов плазмы, при взрыве водо­родной бомбы (см.  Термоядерная реакция).


Разделы
© 2000 — 2009 Атомная энциклопедия