#Плазма в природе, космосе и астрофизикеПлазма в природе, космосе и астрофизикеИсследуйте Области знанийУ нас представлены тысячи статейТегПлазма в природе, космосе и астрофизикеПлазма в природе, космосе и астрофизикеНайденa 21 статьяЭлементы строения звёздЭлементы строения звёзд Атмосферы звёздАтмосфе́ры звёзд, внешние слои звёзд, определяющие их наблюдаемое излучение. В атмосферах звёзд происходит поглощение, излучение и рассеяние энергии, образованной в звёздных недрах в результате термоядерных реакций. Протяжённость атмосферы обычно составляет порядка тысячной доли радиуса звезды, но имеются гигантские звёзды, у которых она сопоставима с радиусом звезды. В атмосферах звёзд выделяют несколько зон, расположенных на разной глубине и имеющих разную плотность и температуру: фотосферу, хромосферу и корону. Их температуры лежат в широком диапазоне – от нескольких тысяч до миллионов кельвинов. Перенос энергии в атмосферах звёзд происходит в основном посредством переноса излучения, а у холодных звёзд – ещё и конвекцией. Наиболее распространёнными химическими элементами являются водород и гелий. Содержание других элементов составляет всего тысячные доли (по числу атомов) от содержания водорода. В атмосферах звёзд наблюдаются различные нестационарные процессы и явления (пятна, вспышки и др.), аналогичные проявлениям солнечной активности.Галактические объекты Аномальные рентгеновские пульсарыАнома́льные рентге́новские пульса́ры, космические источники импульсного рентгеновского излучения с регулярным интервалом между импульсами длительностью от 2 до 12 с, не входящие в двойные звёздные системы. Поскольку данные объекты, в отличие от обычных рентгеновских пульсаров, не входят в двойные системы, источником их энергии не может служить аккреция вещества от компаньона на нейтронную звезду. Наиболее популярной среди исследователей моделью для объяснения свойств этих объектов является модель магнитара, предполагающая, что источником энергии их излучения служит сильное магнитное поле на поверхности нейтронной звезды. В других моделях излучение связывается с дрейфовыми волнами на периферии магнитосферы нейтронной звезды, с белыми карликами, кварковыми звёздами и др.Физические процессы, явления Магнитное пересоединениеМагни́тное пересоедине́ние в плазме, изменение топологии силовых линий магнитного поля, связанное с нарушением их вмороженности в плазму; обычно сопровождается высвобождением свободной магнитной энергии, накопленной в различных плазменных конфигурациях, и её преобразованием в тепловую и кинетическую энергию частиц, которые могут ускоряться вплоть до ультрарелятивистских скоростей. При пересоединении магнитных силовых линий возникают новые магнитные структуры: магнитные петли, острова, нейтральные точки и линии, новые течения плазмы. Существуют различные механизмы пересоединения магнитных силовых линий. Различают вынужденное и спонтанное (происходящее без внешнего воздействия) магнитное пересоединение. Свойства процессов пересоединения магнитных силовых линий проявляются в солнечных вспышках и магнитосферных суббурях. В космической плазме процессы магнитного пересоединения контролируют структуру и динамику магнитосфер планет.Структурные элементы материи Космическая плазмаКосми́ческая пла́зма, плазма в космическом пространстве и населяющих его объектах. Возникла в первые микросекунды рождения Вселенной после Большого взрыва и ныне является наиболее распространённым состоянием вещества в природе, составляя 95 % от массы Вселенной (без учёта тёмной материи и тёмной энергии). По свойствам, зависящим от температуры и плотности вещества, и по направлениям исследования космическую плазму можно разделить на следующие виды: кварк-глюонная (ядерная), галактическая (плазма галактик и галактических ядер), звёздная (плазма звёзд и звёздных атмосфер), межпланетная и магнитосферная. Космическая плазма может находиться в равновесном и неравновесном состояниях, может быть идеальной и неидеальной. Космическая плазма удалённых объектов исследуется дистанционными спектральными методами с помощью оптических телескопов, радиотелескопов, внеатмосферных рентгеновских и гамма-телескопов. Прямые измерения параметров космической плазмы в пределах Солнечной системы проводятся с помощью приборов, установленных на ракетах и космических аппаратах.Природные процессы, явления внутри небесных тел или в космическом пространстве Солнечный магнетизмСо́лнечный магнети́зм, комплекс физических процессов, связанных с возникновением и динамикой магнитных полей на Солнце. Магнитные поля тесно взаимодействуют с движущейся солнечной плазмой и описываются методами магнитной гидродинамики. Солнечный магнетизм является причиной солнечной активности. В фотосфере Солнца областями сильных магнитных полей являются солнечные пятна, где поля локально подавляют конвекцию, уменьшая тепловой поток и понижая локальную температуру. В хромосфере и короне Солнца магнитные поля порождают разнообразные плазменные образования – хромосферные дуги, корональные петли, аркады, протуберанцы, шлемовидные структуры и др. Динамика магнитных полей – важнейшая составляющая механизма солнечных вспышек. Из областей корональных дыр магнитные силовые линии простираются на большие расстояния от Солнца, образуя межпланетное магнитное поле, взаимодействующее с магнитосферой Земли. Различные закономерности проявления солнечного магнетизма объясняются в рамках модели солнечного динамо.Природные процессы, явления внутри небесных тел или в космическом пространстве Солнечная вспышкаСо́лнечная вспы́шка, быстрое увеличение яркости части поверхности Солнца и его атмосферы в широком диапазоне спектра электромагнитного излучения (от радиоволн до жёсткого гамма-излучения). Самое мощное из всех проявлений солнечной активности, средняя мощность энерговыделения составляет около 1022 Вт при длительности от 10 до 103 c. Во время солнечных вспышек поток энергии от Солнца в ультрафиолетовом, рентгеновском и гамма-диапазонах увеличивается в тысячи раз. Это говорит о том, что вспышка происходит преимущественно в короне Солнца. Значительная часть энергии выделяется в виде выбросов плазмы со скоростями порядка 1000 км/c из короны в межпланетное пространство (корональные выбросы массы). Происхождение солнечных вспышек связано с переходом энергии солнечных магнитных полей в кинетическую энергию выбросов плазмы и заряженных частиц, а также в мощные потоки тепла и излучения за счёт магнитного пересоединения. Солнечные вспышки оказывают сильное воздействие на околоземное космическое пространство, определяя космическую погоду.Физические величины Мера фарадеевского вращенияМе́ра фараде́евского враще́ния, физическая величина, характеризующая степень поворота плоскости поляризации линейно поляризованного электромагнитного излучения при его прохождении через содержащую свободные электроны среду (например, плазму) с магнитным полем. Вращение плоскости поляризации в этом случае обусловлено эффектом Фарадея (т. н. фарадеевское вращение). Угол поворота пропорционален квадрату длины волны излучения: где – мера фарадеевского вращения, обычно измеряемая в рад/м2. В простейшем случае, когда на луче зрения расположен только один источник излучения, не обладающий собственным фарадеевским вращением, вызывающим деполяризацию излучения, значение зависит от пути, проходимого излучением в среде, концентрации электронов в среде вдоль луча зрения и величины компонента индукции магнитного поля, направленного вдоль луча зрения. Меру фарадеевского вращения определяют по наклону графика зависимости угла поворота плоскости поляризации от квадрата длины волны. В астрономии мера фарадеевского вращения служит важным инструментом исследования магнитных полей в космических объектах.Физические величины Оптическая толщаОпти́ческая толща́, безразмерная величина, характеризующая степень непрозрачности среды для проходящего сквозь неё излучения. Оптическая толща среды между двумя точками пропорциональна: 1) геометрическому расстоянию между этими точками; 2) концентрации частиц, взаимодействующих с излучением; 3) сечению взаимодействия частиц с излучением. В однородной среде оптическая толща равна геометрической толщине, выраженной в единицах среднего пробега фотона в среде. Обычно оптическая толща определяется по отношению к конкретному процессу взаимодействия излучения с веществом (например, оптическая толща по томсоновскому рассеянию, оптическая толща по тормозному поглощению). Полное ослабление интенсивности излучения определяется суммарной оптической толщёй, в которой суммируются вклады всех процессов, приводящих к ослаблению интенсивности. Если оптическая толща среды между двумя точками равна то интенсивность излучения при прохождении этого пути падает в раз при условии, если в слое вещества между этими точками существует только поглощение излучения и отсутствует испускание лучистой энергии. В общем случае оптическая толща зависит от частоты излученияТермины Поверхность последнего рассеянияПове́рхность после́днего рассе́яния, сферическая поверхность, в центре которой находится наблюдатель и которая является источником реликтового излучения. Это единственный источник излучения, который окружает наблюдателя со всех сторон. Все исследуемые космические объекты находятся внутри поверхности последнего рассеяния. Наблюдаемое реликтовое излучение было испущено первичной плазмой в эпоху рекомбинации, около 380 тыс. лет после Большого взрыва, когда электроны связались (рекомбинировали) с атомными ядрами лёгких химических элементов в электрически нейтральные атомы, в результате чего фотоны получили возможность распространяться свободно. Красное смещение поверхности последнего рассеяния составляетВнегалактические объекты Реликтовое излучениеРели́ктовое излуче́ние, космическое электромагнитное излучение, имеющее спектр абсолютно чёрного тела с температурой . Даёт основной вклад в интенсивность фонового излучения Вселенной в диапазоне сантиметровых, миллиметровых и субмиллиметровых длин волн; характеризуется высокой степенью изотропии (интенсивность одинакова во всех направлениях с точностью 10–5). Открытие реликтового излучения подтвердило теорию горячей Вселенной. Согласно этой теории, реликтовое излучение образовалось на ранней стадии эволюции Вселенной, когда произошла рекомбинация протонов и электронов с образованием электрически нейтральных атомов водорода, после чего электромагнитное излучение стало распространяться во Вселенной почти свободно. В ходе последующего расширения Вселенной температура излучения продолжала падать с сохранением планковского спектра. Реликтовое излучение обладает слабой анизотропией и частичной поляризацией, измерение которых позволяет определять значения космологических параметров и делать некоторые выводы о ранних стадиях эволюции Вселенной, в частности о свойствах первичных возмущений. 123
