Плазменная волна

Плазма – это ионизированный газ, состоящий из нейтральных и заряженных частиц. Степень ионизации может быть частичной или полной. Важнейшее свойство плазмы – квазинейтральность. Плотности образующих плазму частиц с положительным и отрицательным зарядом находятся практически в одинаковом диапазоне.

Плазма обладает ярко выраженными электропроводными свойствами. В самом простом случае она состоит из электронов и положительно заряженных ионов одного типа. За счет электропроводящей способности плазма способна взаимодействовать с электромагнитными полями.

Комплекс частиц, формирующих плазму, реализует весь спектр волновых явлений. Волны в плазме определяют как набор частиц и полей, распространяющихся через повторяющиеся периоды. В плазме распространяются два типа волн:

• поперечные электромагнитные;
• продольные электростатические.

Волны вызывают особый интерес при исследованиях электродинамики плазмы, ее свойств и возможностей применения в реализации новых технологий. Плазменная волна имеет электромагнитную природу. Параметры волн, распространяющихся в плазменной среде и согласованных с движением заряженных частиц, в значительной степени влияют на ее свойства.

Специфическим отличием плазмы как среды, формирующей волны электромагнитной природы, является выраженная дисперсия (временная и пространственная). Первый тип дисперсии проявляется в запаздывании ответа плазмы на действующие поля, в связи с присутствием собственных колебательных движений. Если присутствует внешнее электромагнитное поле, то в плазме проявляются такие временные характеристики, как периоды вращения плазменных частиц.

Явление дисперсии пространственного характера тесно связано с присутствием теплового движения, вызывающего энергоэффективную корреляцию движения на определенных расстояниях.

Черенковское излучение

К физическим факторам, вызывающим образование плазменных волн, относится черенковское излучение. Смысл этого явления состоит в том, что при быстром полете заряженной частицы возникает поляризация, скорость распространения которой совпадает со скоростью движения волн в плазменной среде.

Если скорость заряженной частицы превышает фазовую скорость волн, то в результате «отрыва» поляризации излучается большое количество энергии. Получаемое излучение не взаимосвязано с разгоном или замедлением частицы, проявляется только в тех условиях, когда скорость заряда неизменна. Черенковское излучение возникает всегда, когда имеется поток заряженных частиц, перемещающихся со скоростью, которая превышает фазовую скорость волн.