Ну что ж, в комментариях уже кое-кто ответил на вопрос выше.
Вообще любой радиоактивный распад происходит, когда ядро слишком тяжёлое, имеет много лишних нейтронов (или протонов) и избыточную энергию (взаимодействия между частицами). Т.е. когда ядерным силам уже становится тяжело удерживать частицы внутри ядра, происходит сбрасывание лишней энергии в виде испускания частиц, и энергия ядерных взаимодействий переходит в кинетическую энергию испущенных частиц. Обычно распадаются тяжёлые элементы, у которых ядро слишком большое, и ядерные силы, которые действуют на коротких расстояниях, уже не могут удерживать частицы на месте. Ещё радиоактивны тяжёлые изотопы лёгких элементов, у которых неестественно много нейтронов в ядре.
А при бета-распаде, действительно, никакого электрона в ядре изначально нет. Там, как раз, лишние нейтроны не могут сидеть сложа руки и просто распадаются с образованием протона, электрона и электронного антинейтрино.
На вопрос почему так происходит ответ весьма сложный. Здесь, как и во всех открытиях, сначала обнаружение чего-то необычного, потом попытка это объяснить и построить новую теорию.
И эта теория заслуживает отдельного поста. Если, конечно, наберет достаточное количество реакций (пусть будет 50, т.к. это для меня достаточно трудозатратно😁).
Вообще любой радиоактивный распад происходит, когда ядро слишком тяжёлое, имеет много лишних нейтронов (или протонов) и избыточную энергию (взаимодействия между частицами). Т.е. когда ядерным силам уже становится тяжело удерживать частицы внутри ядра, происходит сбрасывание лишней энергии в виде испускания частиц, и энергия ядерных взаимодействий переходит в кинетическую энергию испущенных частиц. Обычно распадаются тяжёлые элементы, у которых ядро слишком большое, и ядерные силы, которые действуют на коротких расстояниях, уже не могут удерживать частицы на месте. Ещё радиоактивны тяжёлые изотопы лёгких элементов, у которых неестественно много нейтронов в ядре.
А при бета-распаде, действительно, никакого электрона в ядре изначально нет. Там, как раз, лишние нейтроны не могут сидеть сложа руки и просто распадаются с образованием протона, электрона и электронного антинейтрино.
На вопрос почему так происходит ответ весьма сложный. Здесь, как и во всех открытиях, сначала обнаружение чего-то необычного, потом попытка это объяснить и построить новую теорию.
И эта теория заслуживает отдельного поста. Если, конечно, наберет достаточное количество реакций (пусть будет 50, т.к. это для меня достаточно трудозатратно😁).
❤37🔥20👍14😁2💯1🗿1
Делюсь хорошими новостями от учеников, которые получили свои места в хороших вузах!
Кстати, я вот не знал, что в Плехановке есть специальности, на которые берут по физике и математике. Для меня это открытие, и те, кто любит математику, как мой ученик, может попробовать свои шансы туда. Вуз хороший, но в мою подборку не попал, т.к. не технический
Конкурсы, конечно, уже который год в такие вузы дичайшие. Поэтому ребята молодцы и принимают ваши поздравления!
Кстати, я вот не знал, что в Плехановке есть специальности, на которые берут по физике и математике. Для меня это открытие, и те, кто любит математику, как мой ученик, может попробовать свои шансы туда. Вуз хороший, но в мою подборку не попал, т.к. не технический
Конкурсы, конечно, уже который год в такие вузы дичайшие. Поэтому ребята молодцы и принимают ваши поздравления!
🔥19❤10👍6🍾3🆒1
Самые высокие облака на небе.
Отвлечемся немного от ядерной и квантовой физики и поговорим о более простых и красивых вещах. Речь пойдет о серебристых облаках.
Пост написан совместно с Катей – ученой-метеорологом. Она работает в Институте физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН, где изучают, в том числе, серебристые облака.
Про облака вертикального развития (кучевые), которые могут вызывать осадки и возникают из-за адиабатического расширения и дальнейшей конденсации водяного пара, я рассказывал здесь. Серебристые облака, конечно же, не вызывают осадков, поскольку состоят из кристаллов льда. Они располагаются на высоте выше 70 км (по разным оценками в разные годы диапазон варьируется) тонким слоем, и увидеть их – та еще задача. Днем они засвечиваются солнцем и сливаются с небом, а ночью света недостаточно, чтобы их увидеть. Лучше всего их видно в сумерки, когда солнце находится немного под горизонтом. Тогда все остальные облака, расположенные ниже, остаются в тени, и наступает недолгий промежуток времени, когда можно насладиться видом серебристых облаков.
Так как длительность сумерек в разных широтах разная, такие облака наблюдаются не везде. Одно из наилучших мест наблюдения – наша средняя полоса в летний период (июль-август), т.к. на севере летом – полярный день, и солнце не заходит за горизонт, а к югу от нас сумерки слишком короткие, а ночи слишком темные. В общем, сейчас – самое время.
Как образуются серебристые облака?
Эти облака, как и многие другие, являются скоплениями кристалликов льда, и для их образования нужно сочетание трех факторов:
1️⃣ Очень низкая температура (на таких высотах она может достигать –140 °С).
2️⃣ Достаточное количество водяного пара в верхних слоях атмосферы, где он при очень низкой температуре превращается в лед.
3️⃣ Наличие ядер конденсации, на которых при низких температурах, как на подложке, образуются кристаллы льда.
Если с низкой температурой все понятно и изучено, то с остальными двумя пунктами до сих пор до конца не ясно.
Как водяной пар может достигнуть такой большой высоты?
Существует не одна гипотеза на эту тему. Есть вероятность, что именно в летний период из-за разогрева земли образуются мощные восходящие потоки воздуха (про циклоны я, кстати, писал здесь), которые уносят молекулы воды из области высокого давления в область низкого давления в верхние слои атмосферы. Здесь, по-видимому, чем больше разница температур между этими слоями, тем быстрее и выше будет подниматься пар.
Что является ядрами конденсации пара?
Если в низко расположенных облаках такими центрами являются поднимающиеся с земли пылинки или частицы морской соли, то на высоте 70-80 км их существование сомнительно. Но на этой высоте мы наблюдаем еще одно красивое явление – «падающие звезды» – метеоры. Именно несгоревшие в атмосфере мелкие (еще более мелкие, чем сгоревшие) частицы метеоров – пылинок, прилетевших из космоса, – являются наиболее подходящей версией ядер конденсации пара в серебристых облаках.
Таким образом, версия образования серебристых облаков, которая мне, непрофильному специалисту, нравится больше всего, следующая:
Летом при высоких перепадах температур между нижними и верхними слоями атмосферы возникают сильные восходящие потоки воздуха, уносящие частицы водяного пара на большие высоты, где при экстремально низких температурах и наличия центров конденсации в виде несгоревших в атмосфере космических частиц-метеоров происходит превращение пара в кристаллики льда, застилающие небо ровным тонким слоем.
Вообще Катя занимается взаимодействием океана и атмосферы, ходит в рейсы в море. Рассказывает она про это в своём блоге. Ещё у Кати есть подкаст "Учёные жёны" про женщин в науке. Спойлерить не буду, зайдите послушайте.
А вы видели когда-нибудь серебристые облака? Фото сделано сотрудниками ИФА РАН.
Отвлечемся немного от ядерной и квантовой физики и поговорим о более простых и красивых вещах. Речь пойдет о серебристых облаках.
Пост написан совместно с Катей – ученой-метеорологом. Она работает в Институте физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН, где изучают, в том числе, серебристые облака.
Про облака вертикального развития (кучевые), которые могут вызывать осадки и возникают из-за адиабатического расширения и дальнейшей конденсации водяного пара, я рассказывал здесь. Серебристые облака, конечно же, не вызывают осадков, поскольку состоят из кристаллов льда. Они располагаются на высоте выше 70 км (по разным оценками в разные годы диапазон варьируется) тонким слоем, и увидеть их – та еще задача. Днем они засвечиваются солнцем и сливаются с небом, а ночью света недостаточно, чтобы их увидеть. Лучше всего их видно в сумерки, когда солнце находится немного под горизонтом. Тогда все остальные облака, расположенные ниже, остаются в тени, и наступает недолгий промежуток времени, когда можно насладиться видом серебристых облаков.
Так как длительность сумерек в разных широтах разная, такие облака наблюдаются не везде. Одно из наилучших мест наблюдения – наша средняя полоса в летний период (июль-август), т.к. на севере летом – полярный день, и солнце не заходит за горизонт, а к югу от нас сумерки слишком короткие, а ночи слишком темные. В общем, сейчас – самое время.
Как образуются серебристые облака?
Эти облака, как и многие другие, являются скоплениями кристалликов льда, и для их образования нужно сочетание трех факторов:
Если с низкой температурой все понятно и изучено, то с остальными двумя пунктами до сих пор до конца не ясно.
Как водяной пар может достигнуть такой большой высоты?
Существует не одна гипотеза на эту тему. Есть вероятность, что именно в летний период из-за разогрева земли образуются мощные восходящие потоки воздуха (про циклоны я, кстати, писал здесь), которые уносят молекулы воды из области высокого давления в область низкого давления в верхние слои атмосферы. Здесь, по-видимому, чем больше разница температур между этими слоями, тем быстрее и выше будет подниматься пар.
Что является ядрами конденсации пара?
Если в низко расположенных облаках такими центрами являются поднимающиеся с земли пылинки или частицы морской соли, то на высоте 70-80 км их существование сомнительно. Но на этой высоте мы наблюдаем еще одно красивое явление – «падающие звезды» – метеоры. Именно несгоревшие в атмосфере мелкие (еще более мелкие, чем сгоревшие) частицы метеоров – пылинок, прилетевших из космоса, – являются наиболее подходящей версией ядер конденсации пара в серебристых облаках.
Таким образом, версия образования серебристых облаков, которая мне, непрофильному специалисту, нравится больше всего, следующая:
Летом при высоких перепадах температур между нижними и верхними слоями атмосферы возникают сильные восходящие потоки воздуха, уносящие частицы водяного пара на большие высоты, где при экстремально низких температурах и наличия центров конденсации в виде несгоревших в атмосфере космических частиц-метеоров происходит превращение пара в кристаллики льда, застилающие небо ровным тонким слоем.
Вообще Катя занимается взаимодействием океана и атмосферы, ходит в рейсы в море. Рассказывает она про это в своём блоге. Ещё у Кати есть подкаст "Учёные жёны" про женщин в науке. Спойлерить не буду, зайдите послушайте.
А вы видели когда-нибудь серебристые облака? Фото сделано сотрудниками ИФА РАН.
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
🔥19❤5👍4🆒1
Вот ещё вам любительской съемки серебристых облаков. Здесь как раз видно, что более низкие остаются в тени.
Forwarded from Окружающий четверг
#Серебристые облака 23:30 16 июня 2025
Спасское Нижегородской области
Спасское Нижегородской области
👍10🔥5❤4
Как возникает полярное сияние?
Раз уж начали отвлекаться на природные явления, можно и немного продолжить. Пусть ядерная физика еще немного подождет, а мы насладимся прекрасным. На этот раз полярным сиянием.
Причина возникновения
У нас на Земле есть уникальный и замечательный барьер, защищающий от всего, летящего из космоса - атмосфера. Но есть еще один дополнительный барьер, который дополнительно защищает от заряженных частиц, прилетающих из космоса. Этим барьером является магнитное поле Земли, силовые линии которого выходят из северного магнитного полюса и приходят в южный, образуя поверхность тора (бублика). Кстати, северный географически полюс на самом деле южный магнитный, и наоборот. Ближайшим источником заряженных частиц является Солнце. Вообще Солнце – это огромный и постоянно взрывающийся термоядерный реактор, который выбрасывает в результате своей деятельности большое количество самых разных частиц в космос.
А из школьной физики мы знаем, что на заряженную частицу, попавшую в магнитное поле, действует сила Лоренца, заставляя ее двигаться по окружности. Таким образом, попав в магнитное поле земли, частицы двигаются по спирали вдоль его линий. А т.к. магнитные линии в районе полюсов перпендикулярны поверхности земли и пронизывают ее, все заряженные частицы сосредотачиваются в областях вокруг этих полюсов, и попадают в верхние слои атмосферы.
Как появляется свечение?
Попадая в верхние слои атмосферы, частицы сталкиваются с её атомами и переводят их в возбужденное состояние, когда электрон переходит на уровень с большей энергией. Квантовую физику по этой теме, все-таки, придется вспомнить. Чтобы снять возбуждение электрон прыгает обратно на свой уровень с минимальной энергией и испускает фотон в диапазоне длин волн видимого света. Это явление называется люминесценцией.
Отчего зависит цвет сияния?
Здесь три зависящих друг от друга фактора:
1️⃣ Спектр видимого света, как мы знаем, содержит в себе цвета разных длин волн. Самая низкая длина волны (и самая большая энергия) у фиолетового, а самая длинная волна (и самая низкоэнергетическая) – у красного.
2️⃣ Чем медленнее двигается частица, тем больше вероятность того, что она переведет атом в возбужденное состояние, т.к. она взаимодействует с ним дольше, в отличие от быстрых частиц, пролетающих мимо атома, который их даже не замечает.
3️⃣ Плотность атмосферы снижается с увеличением высоты.
Таким образом, на больших высотах меньше вероятность возбудить атомы кислорода и азота, а если и есть, то возбудятся они слабенько, т.е. испустят низкоэнергетическую волну красного цвета. И по интенсивности свечение будет слабенькое, из-за маленького количества возбужденных атомов.
На более низких высотах частица уже снижает свою скорость, благодаря торможению в верхних слоях атмосферы и охотнее возбуждает атомы передавая им больше энергии, а те, в свою очередь испускают более высокоэнергетический зеленый свет. И на низких высотах свечение более интенсивное, поскольку плотность атмосферы достаточно высока, и большое число атомов участвуют в этом процессе.
В редких случаях, если частица была изначально очень быстрая, и после возбуждения зеленого света у нее еще остается кинетическая энергия, она может попасть в еще более низкие слои и вызвать высокоэнергетическое и интенсивное свечение синего и фиолетового цветов.
Вот такую красоту подкидывает нам природа. Поделитесь с тем, кто не знает, почему появляется полярное сияние.
Раз уж начали отвлекаться на природные явления, можно и немного продолжить. Пусть ядерная физика еще немного подождет, а мы насладимся прекрасным. На этот раз полярным сиянием.
Причина возникновения
У нас на Земле есть уникальный и замечательный барьер, защищающий от всего, летящего из космоса - атмосфера. Но есть еще один дополнительный барьер, который дополнительно защищает от заряженных частиц, прилетающих из космоса. Этим барьером является магнитное поле Земли, силовые линии которого выходят из северного магнитного полюса и приходят в южный, образуя поверхность тора (бублика). Кстати, северный географически полюс на самом деле южный магнитный, и наоборот. Ближайшим источником заряженных частиц является Солнце. Вообще Солнце – это огромный и постоянно взрывающийся термоядерный реактор, который выбрасывает в результате своей деятельности большое количество самых разных частиц в космос.
А из школьной физики мы знаем, что на заряженную частицу, попавшую в магнитное поле, действует сила Лоренца, заставляя ее двигаться по окружности. Таким образом, попав в магнитное поле земли, частицы двигаются по спирали вдоль его линий. А т.к. магнитные линии в районе полюсов перпендикулярны поверхности земли и пронизывают ее, все заряженные частицы сосредотачиваются в областях вокруг этих полюсов, и попадают в верхние слои атмосферы.
Как появляется свечение?
Попадая в верхние слои атмосферы, частицы сталкиваются с её атомами и переводят их в возбужденное состояние, когда электрон переходит на уровень с большей энергией. Квантовую физику по этой теме, все-таки, придется вспомнить. Чтобы снять возбуждение электрон прыгает обратно на свой уровень с минимальной энергией и испускает фотон в диапазоне длин волн видимого света. Это явление называется люминесценцией.
Отчего зависит цвет сияния?
Здесь три зависящих друг от друга фактора:
Таким образом, на больших высотах меньше вероятность возбудить атомы кислорода и азота, а если и есть, то возбудятся они слабенько, т.е. испустят низкоэнергетическую волну красного цвета. И по интенсивности свечение будет слабенькое, из-за маленького количества возбужденных атомов.
На более низких высотах частица уже снижает свою скорость, благодаря торможению в верхних слоях атмосферы и охотнее возбуждает атомы передавая им больше энергии, а те, в свою очередь испускают более высокоэнергетический зеленый свет. И на низких высотах свечение более интенсивное, поскольку плотность атмосферы достаточно высока, и большое число атомов участвуют в этом процессе.
В редких случаях, если частица была изначально очень быстрая, и после возбуждения зеленого света у нее еще остается кинетическая энергия, она может попасть в еще более низкие слои и вызвать высокоэнергетическое и интенсивное свечение синего и фиолетового цветов.
Вот такую красоту подкидывает нам природа. Поделитесь с тем, кто не знает, почему появляется полярное сияние.
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
👍10🔥7❤6🆒1
Можно ли точно измерить положение и скорость частицы?
Сегодня завершаем знакомство с квантовой механикой в трех частях, первые две из которых были о корпускулярно-волновом дуализме Луи де Бройля и лучшей из первых моделей атома Нильса Бора. Это три главных принципа, которые отличают квантовую механику от классической и приводят к особенностям изучения микромира.
Речь пойдет о принципе неопределенности Гейзенберга.
Слова, скорее всего, знакомы многим, но понять сам принцип довольно трудно. Поэтому попробуем упростить и разобраться.
В классической механике, если мы движемся куда-то, скажем, на автомобиле, мы точно знаем в каком месте мы находимся в каждый момент времени и с какой скоростью движемся в этот момент. Теоретически, если представить, что у нас неимоверно точный метод измерения или прибор с нулевой погрешностью, мы можем абсолютно точно измерить свою координату и скорость (или импульс).
В квантовой механике мы уже выяснили с помощью де Бройля, что все вокруг как частицы, так и волны, и в микромире это особенно заметно. Принцип неопределенности – это, по сути, следствие корпускулярно-волнового дуализма.
Чтобы точно измерить положение частицы мы должны зафиксировать конкретный момент времени, т.е. как будто сфотографировать частицу моментальным кадром. Но если частица – это еще и волна, то, чтобы измерить длину волны, которая связана с ее скоростью, мы должны выждать какой-то промежуток времени, чтобы конкретная ее точка (например, гребень) прошла определенное расстояние. Таким образом, возникает противоречие: для более точного определения положения частицы нам нужно как можно быстрее фиксировать конкретный момент времени, а для более точного измерения длины волны частицы (или ее скорости и импульса) нужно как можно дольше подождать, дав ей пройти какое-то расстояние. Как мы видим, эти две величины одновременно с одинаковой точностью измерить невозможно.
Картинка ниже – это лучшая иллюстрация, которую мне удалось найти, дающая хоть какое-то представление об этом непонятном принципе неопределенности. Конкретный кадр частицы определяет ее точное положение, но не дает никакого представления о ее длине волны, а измеренное за какое-то время значение длины волны размывает положение частицы. Поэтому, чаще всего не говорят о конкретном положении квантовых частиц, а только лишь о вероятности их нахождения в той или иной области пространства.
Ну а Гейзенберг вывел конкретные критерии точности определения одновременно этих двух величин: произведение погрешности измерения импульса и координаты частицы не менее половины приведенного значения постоянной Планка.
Учитывая, что постоянная Планка – это очень маленькая величина (10 в минус 34 степени), критерий не очень, то и строгий. Для нас, также, согласно де Бройлю, представителей волн, вообще незначительный. У нас длина волны имеет примерно такую же величину, так что по факту погрешностей измерений этих величин нет, в теории мы их измеряем абсолютно точно и подчиняемся классической механике. А вот для частиц, у которых длины волн гораздо больше этой величины, разница уже видна.
Конечно же, в вышеизложенном много упрощений, т.к. квантовую
механику объяснять на пальцах очень трудозатратно. У нас не было задачи ее изучить, мы лишь с ней познакомились и поняли основные ее отличия от классической теории. Пишите, если есть вопросы.
STOLBOV STUDY
Сегодня завершаем знакомство с квантовой механикой в трех частях, первые две из которых были о корпускулярно-волновом дуализме Луи де Бройля и лучшей из первых моделей атома Нильса Бора. Это три главных принципа, которые отличают квантовую механику от классической и приводят к особенностям изучения микромира.
Речь пойдет о принципе неопределенности Гейзенберга.
Слова, скорее всего, знакомы многим, но понять сам принцип довольно трудно. Поэтому попробуем упростить и разобраться.
В классической механике, если мы движемся куда-то, скажем, на автомобиле, мы точно знаем в каком месте мы находимся в каждый момент времени и с какой скоростью движемся в этот момент. Теоретически, если представить, что у нас неимоверно точный метод измерения или прибор с нулевой погрешностью, мы можем абсолютно точно измерить свою координату и скорость (или импульс).
В квантовой механике мы уже выяснили с помощью де Бройля, что все вокруг как частицы, так и волны, и в микромире это особенно заметно. Принцип неопределенности – это, по сути, следствие корпускулярно-волнового дуализма.
Чтобы точно измерить положение частицы мы должны зафиксировать конкретный момент времени, т.е. как будто сфотографировать частицу моментальным кадром. Но если частица – это еще и волна, то, чтобы измерить длину волны, которая связана с ее скоростью, мы должны выждать какой-то промежуток времени, чтобы конкретная ее точка (например, гребень) прошла определенное расстояние. Таким образом, возникает противоречие: для более точного определения положения частицы нам нужно как можно быстрее фиксировать конкретный момент времени, а для более точного измерения длины волны частицы (или ее скорости и импульса) нужно как можно дольше подождать, дав ей пройти какое-то расстояние. Как мы видим, эти две величины одновременно с одинаковой точностью измерить невозможно.
Картинка ниже – это лучшая иллюстрация, которую мне удалось найти, дающая хоть какое-то представление об этом непонятном принципе неопределенности. Конкретный кадр частицы определяет ее точное положение, но не дает никакого представления о ее длине волны, а измеренное за какое-то время значение длины волны размывает положение частицы. Поэтому, чаще всего не говорят о конкретном положении квантовых частиц, а только лишь о вероятности их нахождения в той или иной области пространства.
Ну а Гейзенберг вывел конкретные критерии точности определения одновременно этих двух величин: произведение погрешности измерения импульса и координаты частицы не менее половины приведенного значения постоянной Планка.
Δx Δp ≥ ħ/2
Учитывая, что постоянная Планка – это очень маленькая величина (10 в минус 34 степени), критерий не очень, то и строгий. Для нас, также, согласно де Бройлю, представителей волн, вообще незначительный. У нас длина волны имеет примерно такую же величину, так что по факту погрешностей измерений этих величин нет, в теории мы их измеряем абсолютно точно и подчиняемся классической механике. А вот для частиц, у которых длины волн гораздо больше этой величины, разница уже видна.
Конечно же, в вышеизложенном много упрощений, т.к. квантовую
механику объяснять на пальцах очень трудозатратно. У нас не было задачи ее изучить, мы лишь с ней познакомились и поняли основные ее отличия от классической теории. Пишите, если есть вопросы.
STOLBOV STUDY
❤13🔥9🆒2🤯1
Мало кто знает, но уран, про опасность которого я рассказывал здесь, является последним стабильным элементом, встречающимся в природе. Все что дальше в периодической таблице - это искусственно полученные при различных ядерных реакциях. Многие из них распадаются очень быстро и получаются достаточно трудно и в очень малых количествах, но учёные умудрились их поймать. Одним из таких является последний из открытых 118 элемент Оганесон, о котором можно почитать статью в научно-популярном журнале. Российские учёные в Дубне приложили к этому руку, как и к некоторым другим открытым актиноидам. У журнала есть также и телеграм канал
❤7👍6🆒2🔥1
Самое распространенное агрегатное состояние вещества во вселенной.
Нет, это, как ни странно, не газ, не жидкость и, уж тем более, не твердое тело. Это четвертое состояние под названием плазма.
Плазма – такое особенное газообразное состояние, при котором атомы «разобраны» на части – свободные электроны и положительные ионы или голые атомные ядра. По этой причине, в отличие от газа, плазма хорошо проводит электрический ток и подвергается влиянию магнитных полей. Этот «суп» из разноименных заряженных частиц, из которого состоят звезды и большая часть межзвездного пространства, является в масштабах вселенной самым распространенным веществом.
Так как количество положительных и отрицательных зарядов в плазме уравновешено, то, можно сказать, что она электрически нейтральна, как единое целое. Однако, если мы это равновесие чем-то локально нарушим, например, запустив извне электромагнитную волну (фонариком посветить на плазму захотим😁) то это внешнее электромагнитное поле будет смещать заряды, и запустятся плазменные колебания частиц вокруг их привычного места нахождения.
Как получить такой интересный ионизированный газ?
Атомам нужен сильный энергетический пинок, чтобы электроны из них вылетели.
1️⃣ Самое банальное – нагреть до экстремально высоких температур – миллионы кельвинов. При таких температурах атомы имеют настолько большую энергию и настолько сильно сталкиваются друг с другом, что уже не могут удерживать электроны, и их электронные оболочки разрушаются, высвобождая свободные электроны наружу.
2️⃣ Пропустить через газ электрический ток. Простые газоразрядные устройства (трубки, лампы и т. д.), в которых тоже находится плазма. Подробнее про ионизацию газа я рассказывал, когда писал про сварку.
3️⃣ Бомбардировать газ, электромагнитными волнами (например, лазер), в результате чего электроны выбиваются из атома, и дальше по цепочке ионизируют другие атомы.
4️⃣ Создать ударную волну или взрыв, при которой воздух сильно сжимается и нагревается до очень высоких температур, при которых см. п.1.
Многие, наверняка, при слове «плазма» представляют себе тот самый стеклянный шар, прикасаясь к которому можно наблюдать разряды, идущие к пальцам. Да, там действительно находится холодная плазма, образованная по п. 2. В центре стоит электрод, на который подается переменное напряжение высокой частоты, а вокруг него газ, который при возбуждении и ионизации может светиться красивыми цветами. Второй электрод – это Земля, но не напрямую, а через воздух и предметы, на которых стоит установка. Поэтому в спокойном состоянии разряд очень слабый и мы видим тонкие, хаотично расположенные нити. Но стоит нам прикоснуться – возникает молния от центрального электрода к нашим пальцам, т.к. мы служим отличным проводником к тому самому второму электроду – Земле. От удара током нас, кстати, спасает та самая стеклянная оболочка шара. Вот такая нехитрая игрушка.
В описанных ранее здесь природных явлениях тоже образуется плазма:
🔵 При полярном сиянии частицы, прилетевшие из космоса, не только возбуждают, но и частично ионизируют разреженные слои атмосферы, и там образуется разреженная плазма.
🔵 При грозе молния разогревает окружающий воздух до высоких температур, да еще и ионизирует – благоприятные условия для образования такого вещества.
Зачем вообще нужна плазма, и зачем ее изучать?
Конечно, если бы она была нужна только лишь для создания игрушек для детей и газоразрядных ламп, сварки и других повседневных и промышленных применений, никто бы не стал создавать целый раздел физики, изучающей это состояние. Главная цель – обуздать горячую плазму, чтобы освоить и научиться управлять новым, гораздо более мощным, по сравнению с другими, источником энергии, о котором мы еще поговорим подробнее.
Нет, это, как ни странно, не газ, не жидкость и, уж тем более, не твердое тело. Это четвертое состояние под названием плазма.
Плазма – такое особенное газообразное состояние, при котором атомы «разобраны» на части – свободные электроны и положительные ионы или голые атомные ядра. По этой причине, в отличие от газа, плазма хорошо проводит электрический ток и подвергается влиянию магнитных полей. Этот «суп» из разноименных заряженных частиц, из которого состоят звезды и большая часть межзвездного пространства, является в масштабах вселенной самым распространенным веществом.
Так как количество положительных и отрицательных зарядов в плазме уравновешено, то, можно сказать, что она электрически нейтральна, как единое целое. Однако, если мы это равновесие чем-то локально нарушим, например, запустив извне электромагнитную волну (фонариком посветить на плазму захотим😁) то это внешнее электромагнитное поле будет смещать заряды, и запустятся плазменные колебания частиц вокруг их привычного места нахождения.
Как получить такой интересный ионизированный газ?
Атомам нужен сильный энергетический пинок, чтобы электроны из них вылетели.
Многие, наверняка, при слове «плазма» представляют себе тот самый стеклянный шар, прикасаясь к которому можно наблюдать разряды, идущие к пальцам. Да, там действительно находится холодная плазма, образованная по п. 2. В центре стоит электрод, на который подается переменное напряжение высокой частоты, а вокруг него газ, который при возбуждении и ионизации может светиться красивыми цветами. Второй электрод – это Земля, но не напрямую, а через воздух и предметы, на которых стоит установка. Поэтому в спокойном состоянии разряд очень слабый и мы видим тонкие, хаотично расположенные нити. Но стоит нам прикоснуться – возникает молния от центрального электрода к нашим пальцам, т.к. мы служим отличным проводником к тому самому второму электроду – Земле. От удара током нас, кстати, спасает та самая стеклянная оболочка шара. Вот такая нехитрая игрушка.
В описанных ранее здесь природных явлениях тоже образуется плазма:
Зачем вообще нужна плазма, и зачем ее изучать?
Конечно, если бы она была нужна только лишь для создания игрушек для детей и газоразрядных ламп, сварки и других повседневных и промышленных применений, никто бы не стал создавать целый раздел физики, изучающей это состояние. Главная цель – обуздать горячую плазму, чтобы освоить и научиться управлять новым, гораздо более мощным, по сравнению с другими, источником энергии, о котором мы еще поговорим подробнее.
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
❤12🔥5👍3🆒1