Für Anfänger

gibt es eine Einführung in die Thematik des kosmischen  Plasmas unterstützt durch Youtube Movies

Der Leitfaden

der Elektro- dynamik ist die Voraussetzungen, um die Eigen- schaften des Plasmas, des Aggregatzustandes, in dem sich der Kosmos zu mehr als 99% befindet, zu verstehen..  

Missverständnisse

sind der Grund, warum viele Leute die Ideen des Elektrischen Universums ablehnen. Hier wird mit den Missverständnissen aufgeräumt.

Unter dem Menüpunkt

      Blogs/ Ideensammlung

werden archeologische Artefakte

und mythologische Überlieferungen

von  David Talbott in einer

Podcastserie gedeutet. Diese

Deutungen sind jedoch physikalisch

nicht haltbar.

SpaceNews

In    Kurzfilmen    mit    deutschen Untertiteln      werden      die      neuesten Erkenntnisse      über      den      Kosmos dargestellt.

Neu: siehe SpaceNews 2016

unterstützt von  Mugglebibliothek.
© Dr. M. Hüfner 2015
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Willkommen bei einer

Stimme für das

Elektrische Universum

l etzte Änderung: 01.11.2017

3. Fortsetzung

3.4 PLASMAFORSCHUNG

3. Das Plasma

4. Der Elektromagnetismus

Der norwegische Wissenschaftler Kristian Birkeland (1867-1917) mit seinem im Vakuum arbeitenden

elektromagnetischen Plasmasimulator Terella (“Kleine Erde”), etwa 1904

Obwohl   Plasma   in   der   Biosphäre   der   Erde   nicht   häufig   vorkommt,   kann   es   in   Blitzen   in   seinen   vielen Formen   gesehen   werden,   in   Polarlichtern,   Funken   statischer   Elektrizität,   batterieloser   Funktechnik,   Flammen aller   Art   (siehe   Kapitel   2,   2.6),   in   Vakuumröhren   (Elektronenröhren),   beim   elektrischen   Lichtbogenschweißen,   in Elektrolichtbogenöfen,   bei   Funkenerosion,   bei   Plasmabrennern   der   Giftmüllentsorgung   und   Neon-   und   anderen fluoreszierenden Lichtröhren und Glühlampen. Das   Plasmaverhalten   wird   in   Laborexperimenten   seit   über   100   Jahren   umfassend   studiert.   Es   gibt   eine große    Menge    an    Veröffentlichungen    über    Plasmaverhalten    durch    verschiedene    Labors    und    professionelle Organisationen,   einschließlich   des   Institute   of   Electrical   and   Electronics   Engineers   (IEEE),   welches   heute   die größte   technische   Berufsorganisation   in   der   Welt   ist.   Die   IEEE   publiziert   ein   Journal,   Transactions   on   Plasma Science. Wir   bauen   auf   viele   dieser   Untersuchungen   auf,   wenn   wir   das   Verhalten   des   Plasmas   im   Rest   dieses Leitfadens   erklären.   Einen   Punkt,   den   man   im   Gedächtnis   behalten   sollte,   ist   der,   dass   das   Verhalten   von   Plasma sich    als    über    viele    Größenordnungen    als    skalierbar    erwiesen    hat.    Das    bedeutet,    dass    wir    Plasma    in Kleinexperimenten    im    Laboratorium    testen    können    und    wissen,    dass    die    beobachteten    Ergebnisse    skaliert werden   können   auf   die   Größenordnungen,   die   notwendig   sind,   um   das   Verhalten   des   Plasmas   im   Weltraum   zu erklären.

3.5 PLASMA AND GASE

Aufgrund    der    Anwesenheit    seiner    geladenen    Teilchen    –    das    sind    Ionen,    Elektronen    und    geladene Staubteilchen   –   zeigt   kosmisches   Plasma   in   der   Gegenwart   elektromagnetischer   Felder   ein   zu   neutralem   Gas fundamental verschiedenes Verhalten. Elektromagnetische    Kräfte    veranlassen    geladene    Teilchen    dazu,    sich    anders    als    neutrale    Atome    zu verhalten. Das komplexe Verhalten von Plasma kann sich aus gemeinsamen Bewegungen dieser Art ergeben. Eine   bedeutsame   Verhaltenseigenschaft   von   Plasma   ist   die   Fähigkeit   von   Plasma   Zellen   und   Filamente gewaltiger   Größenordnungen   zu   formen.   Das   ist   der   Grund,   warum   Plasma   so   genannt   wird,   wegen   seines   fast lebensähnlichen Verhaltens und seiner Ähnlichkeiten zum in Zellen enthaltenen Blutplasma. Die    Zellenbildung    von    Plasma    erschwert    dessen    akkurate    Modellierung.    Die    Nutzung    des    Begriffes “ionisiertes   Gas”   ist   irreführend,   weil   er   suggeriert,   dass   das   Verhalten   von   Plasma   mit   Begriffen   des   Verhaltens von    Gas    oder    Fluiddynamik    modelliert    werden    könne.    Das    geht    im   Allgemeinen    nicht,    bestimmte    einfache Bedingungen ausgenommen. Alfén und Arrhenius schrieben 1973 in Evolution of the Solar System : “Der   grundlegende   Unterschied   [bei   der   Annäherung   an   die   Modellierung]   wird   bis   zu   einem   gewissen Grad   durch   die   Begriffe   ionisiertes   Gas   und   Plasma   verdeutlicht,   obwohl   in   der   Realität   synonym,   vermitteln   sie doch   zwei   verschiedene Auffassungen.   Der   erste   Begriff   gibt   den   Eindruck   eines   Mediums,   welches   grundlegend Gas   ähnelt,   insbesondere   dem   atmosphärischen   Gas,   mit   dem   wir   vertraut   sind.   Im   Gegensatz   dazu   ist   ein Plasma,     besonders     ein     voll     ionisiertes     magnetisiertes     Plasma,     ein     Medium     mit     davon     grundlegend verschiedenen Merkmalen.”

3.6 LEITFÄHIGKEIT UND ELEKTRIZITÄT

Im    Gravitationsmodell    wird    der    Einfachheit    halber    Plasma    oft    als    ein    perfekter    Leiter    mit    keinerlei Widerstand   angenommen.   Aber   alle   Plasmen   haben   einen   kleinen,   nicht   Null   betragenden   Widerstand.   Das   ist von   grundlegender   Bedeutung   für   das   volle   Verständnis   der   Elektrizität   im   Weltraum.   Weil   Plasma   einen   kleinen, nicht    Null    betragenden    Widerstand    hat,    ist    es    in    der    Lage    schwache    elektrische    Felder    ohne    Kurzschluss aufrecht zu erhalten. Die   elektrische   Leitfähigkeit   eines   Materials   wird   von   zwei   Faktoren   bestimmt:   der   Dichte   der   Menge   der anwesenden   Ladungsträger   (den   Ionen   und   Elektronen)   im   Material   und   der   Beweglichkeit   (Bewegungsfreiheit) dieser Ladungsträger.

3.7 ELEKTRISCHER WIDERSTAND VON PLASMA

Im   Weltraumplasma   ist   die   Beweglichkeit   der   Ladungsträger   extrem   hoch,   weil   sie   wenige   Zusammenstöße mit    anderen    Teilchen    erfahren,    wegen    der    insgesamt    sehr    niedrigen    Teilchendichte    und    allgemein    niedriger Ionentemperaturen.    Andererseits    ist    die    Dichte    der    vorhandenen    Ladungsträger    auch    so    niedrig,    dass    die Fähigkeit des Plasmas Strom zu leiten begrenzt ist. Der     elektrische     Widerstand     im     Plasma,     welcher     sich     umgekehrt     proportional     zum     Produkt     aus Ladungsmobilität und Ladungsdichte verhält, hat deshalb einen kleinen, jedoch nicht Null betragenden Wert. Weil   ein   Magnetfeld   die   es   quer   passierenden   geladene   Teilchen   zwingt,   die   Richtung   zu   ändern,   ist   der Widerstand   quer   zu   einem   Magnetfeld   faktisch   viel   größer   als   der   Widerstand   in   der   Richtung   des   magnetischen Feldes. Das wird sehr bedeutsam wenn man das Verhalten elektrischer Ströme in Plasma betrachtet. Obwohl Plasma ein sehr guter Leiter ist, ist es kein perfekter Leiter oder Supraleiter.

3.8 ENTSTEHUNG VON LADUNGSUNTERSCHIEDEN

Bei   einem   ausreichend   großen   Volumen   tendiert   Plasma   dazu,   dieselbe Anzahl   von   positiven   und   negativen Ladungen    zu    haben,    weil    jedes    Ladungsungleichgewicht    durch    die    Bewegung    hochenergetischer    Elektronen schnell   neutralisiert   wird.   Daher   stellt   sich   die   Frage,   wie   Regionen   unterschiedlicher   Ladung   existieren   können, wenn Plasma solch ein guter Leiter ist und dazu tendiert, sich selber zu neutralisieren. In   einem   kleinen   Maßstab,   in   einem   Weltraumplasma   in   der   Größenordnung   von   einigen   zehn   Metern, kommen   natürliche   Schwankungen   als   Ergebnis   der   zufälligen   Variationen   der   Elektronenbewegungen   vor   und diese erzeugen kleine benachbarte Regionen, wo die Neutralität zeitweise verletzt wird. In   einem   größeren   Maßstab   werden   positive   und   negative   Ladungen,   die   sich   in   einem   Magnetfeld   bewegen, automatisch     in     einem     bestimmten     Grad     getrennt,     weil     das     Feld     positive     und     negative     Ladungen     in entgegengesetzte   Richtungen   zwingt.   Das   verursacht   die   Entstehung   und   Erhaltung   unterschiedlich   geladene Regionen so lange die Teilchen sich in dem Magnetfeld weiter bewegen. Getrennte   Ladungen   ergeben   ein   elektrisches   Feld   und   dieses   verursacht   die   Beschleunigung   von   Ionen und     Elektronen,     wiederum     in     entgegengesetzte     Richtungen.     Mit     anderen     Worten,     sobald     einige     kleine Inhomogenitäten geschaffen sind, führt dies schnell zum Beginn eines komplexeren Plasmaverhaltens.

Bei der Bewegung durch Jupiters intensives Magnetfeld erfolgen starke Ladungs-trennungen

(Spannungsunterschiede) und der resultierende elektrische Strom fließt in einem Kreislauf mit einer

Spannung von etwa 2 Billionen Watt zwischen den Polar-gebieten von Io und Jupiter.

Über   alle   Größenordnungen   erzeugt   das   die   typischen   Filamente   und   das   Zellen   bildende   Verhalten   von Plasma   dünne   Schichten,   wo   die   Ladungen   getrennt   sind.   Obwohl   diese   Schichten   selber   dünn   sind,   tendieren   sie dazu, sich über riesige Gebiete im Weltraum auszudehnen.

3.9 WICHTIGE FAKTEN ZUM VERHALTEN VON PLASMA ZUR ERINNERUNG

Ein   grundlegender   Punkt,   an   den   man   sich   erinnern   sollte,   wenn   es   um   Weltraumplasmen   geht,   ist   der,   dass es   sich   oft   einem   Gas   völlig   unähnlich   verhält.   Die   geladenen   Teilchen,   welche   das   definierende   Merkmal   eines Plasmas   sind,   werden   durch   elektromagnetische   Felder   beeinflusst,   welche   die   Teilchen   selber   schaffen   und verändern. Insbesondere   formt   Plasma   Zellen   und   Filamente   in   sich   selbst,   weshalb   es   Plasma   genannt   wurde   und diese verändern das Verhalten von Plasma wie eine Rückkopplungsschleife. Das    Verhalten    von    Plasma    ist    etwas    wie    fraktales    Verhalten.    Beides    sind    komplexe    Systeme,    die    sich aufgrund   relativ   einfacher   Verhaltensregeln   entfalten.   Jedoch   im   Unterschied   zu   Fraktalen   wird   Plasma   auch   durch Instabilitäten beeinflusst, welche weitere Schichten von Komplexität hinzufügen. Jedes    theoretische    oder    mathematische    Modell    des    Universums,    welches    diese    Komplexität    nicht berücksichtigt, wird wichtige Aspekte des Systemverhaltens übersehen und es daher nicht akkurat modellieren.

3. Das Plasma

4. Der Elektromagnetismus

Experimentelle Plasma-Vakuumkammer im Dr. Paul Bellan´s Plasma Physics Group lab an der

California Institute of Technology, USA, ca. 2008.

Bildquelle: Cal Tech

Die Wirksamkeit der Plasma-Leitung in kompakten fluoreszierenden Lampen hat die Lichtquellen mit meist metallischen

Lichtfäden (Widerstandsheizung) rasch ersetzt

Galaxie M87 im Jungfrauen-Sternhaufen mit ihren 5000 Lichtjahren langen elektrischen

Strömen entlang eines Plasma-Filaments (seinem „Jet“), welches gelegentliche Knoten-

Instabilitäten als helle Knoten zeigt.

Bildquelle. Space Telecope Institute, Hubble/NASA

Übersetzung H. Täger