Техника - молодёжи 1970-09, страница 5

случай — статистическую механику равновесных систем, в том числе температурное распределение.

Новая теория вскрыла ряд неожиданных «негазовых»

свойств плазмы. Например, частица в плазме, помещенной в однородное магнитное поле, приобретает одно значение средней кинетической энергии (температуры) вдоль поля и другое — поперек. Иными словами, температура плазмы зависит от направления.

Спектр звуковых частот газа зависит от величины и формы сосуда — например, органной трубы. Напротив, колебательные свойства плазмы в первую очередь определяются локальными параметрами — концентрацией и температурой. Существование спектра собственных частот в плазме, которые зависят от локальных свойств среды, а также от зарядов и масс частиц, обусловлено дальнодействующими связями каждой частицы с другими. В обычных условиях эти колебания возбуждены, плазма «гудит», она представляет собою «звучащую» среду с большим диапазоном электронных, ионных и звуковых частот.

В отличие от газа плазма может образовывать характерные пространственные структуры, размеры и форма которых не произвольны, а определяются коллективными взаимодействиями, внешними силовыми полями и температурой. Простейший пример — внесем в плазму альфа-частицу. Она покоится — вокруг нее образуется сферически-симметричное электронное облако. Альфа-частица движется с какой-то скоростью, не превышающей «звуковой барьер» (в случае газа соответствует средней тепловой скорости частиц v), — сфера сжимается в эллипсоид. Когда же скорость альфа-частицы больше V, создается, как в гидро- и аэродинамике, ударная волна, «конус Маха».

А. Власов нашел, что внутри «конуса Маха» позади быстро летящей альфа-пули чередуются отрицательно и положительно заряженные области. На острие — плюс, гдоль внутренней поверхности конуса — минус, дальше вглубь — снова плюс, и т. д. (см. схему).

Особенно чувствительна плазма к внешним магнитным полям. Формируются причудливые и, по-видимому, г некоторых случаях устойчивые плазмоиды. Пример — радиационные пояса Земли, которые состоят прежде всего из протонов (первый пояс), захваченных геомагнитной ловушкой.

Если насыпать заряженные частицы в постоянное однородное магнитное поле, то они сгруппируются в волоконца с непрерывно распределенной плотностью вероятности, максимальной на оси и монотонно убывающей по радиусу к периферии. Размеры этой цилиндрической конфигурации определяются внутренними свойствами системы, а не начальными условиями. В классической теории заряженная частица, попадая в магнитное поле, навивается вокруг силовой линии по спирали с радиусом, зависящим от начальной скорости, и излучает. А волоконце вращается вдвое медленнее, не излучая, хотя может иметь весьме. большую температуру. Причина опять-таки в том, что механизм возбуждения электромагнитного поля не является классическим. Поля возбуждаются нелокальными функциями распределения, через которые выражаются токи и заряды, входящие в уравнения электродинамики Максвелла— Лоренца. Поскольку же функции распределения предполагаются в данном случае неизменными —

(Окончание см. на стр. 51)

РАБОТЫ ЛАУРЕАТОВ ЛЕНИНСКОЙ ПРЕМИИ

1. Силовые поля в газе и плазме

2. Геометрия частиц и поле.

3. Движение заряженной частицы в плазме.

4. Волоконца плазмы в магнитном поле.

3