8. PLASMA-STROMSCHICHTEN, VERTIKALE

STRÖME UND ELEKTRISCHE STROMKREISE

8.1 PLASMA-STROMSCHICHTEN

Es    wurde    bereits    auf    die    Filamentierung    von    Stromschichten    hingewiesen. Dieser    Abschnitt    wird    das    Wesen    der    Stromschichten    und    ihre    Beziehung    zum Magnetfeld erkunden.

Eine   Stromschicht   ist   genau,   was   der   Name   sagt   –   eine   dünne   Oberfläche,   in   der   ein   Strom   fließt.   Sie unterscheidet   sich   ganz   offensichtlich   von   einer   sich   bewegenden   Ladung   und   von   zylindrischen   Stromfilamenten. Eine   Stromschicht   bildet   eine   Oberfläche   zwischen   zwei   Regionen   von   Plasma,   etwa   wie   eine   Doppelschicht   (DL), und wie DL teilt sie sich oft in Regionen mit unterschiedlichen Eigenschaften auf. Der   Strom   fließt   in   den   Schichten   in   eine   Richtung,   die   vollständig   innerhalb   der   Schicht   enthalten   ist.   Man kann   sich   das   so   vorstellen,   als   würde   der   Strom   auf   gekrümmten   Pfaden   durch   ein   gewebtes   Leinenbettuch   fließen: alle   Ströme   fließen   in   den   gekrümmten   Pfaden   in   dieselbe   Richtung   und   keine   Strom   fließt   in   den   Schussfäden.   Ein Strom   besteht   natürlich   aus   Ionen   und   Elektronen,   die   in   entgegengesetzte   Richtungen   fließen,   deshalb   enthält   die Stromschicht beide Teilchenarten. Die   Richtung   des   Stroms   kann   sich   offensichtlich   ändern,   da   die   Schicht   selber   nicht   eben   sein   muss.   So   gibt es   zum   Beispiel   klare   Beweise   für   teilweise   gerundete   Stromschichten   am   “bow   shock”   [Bogenschock],   wo   die Magnetosphäre der Erde mit dem ankommenden Sonnenwind interagiert.

Wenn   wir   das   Magnetfeld   nahe   der   Stromschicht   analysieren,   dann   finden   wir,   dass   die   Magnetkraft   wegen   der Stromschicht   auf   jeder   Seite   in   der   entgegengesetzten   Richtung   wirkt.   Wenn   zum   Beispiel   ein   Strom   diese   Seite   hoch fließt,   dann   wird   das   Magnetfeld   über   der   Seite   von   links   nach   rechts   gehen   und   unter   der   Seite   wird   es   von   rechts nach   links   verlaufen,   wie   man   es   erwartet   von   der   Rotation   der   Rechte-Hand-Regel   für   jeden   einzelnen   “Faden”   des Stroms.    (Man    beachte,    dass    die    Rotations-Rechte-Hand-Regel    nicht    dasselbe    ist    wie    die    Rechte-Hand-Regel    des Vektorkreuzproduktes!) Deshalb   ist   es   ein   genereller   Effekt   von   Stromschichten   separate   Gebiete   von   entgegengesetzten   Magnetfeldern zu   erzeugen .   Am   Ort   der   Schicht   selber   ist   das   Magnetfeld   Null.   Das   ist   exakt   die   Situation,   die   im   Schweifgebiet   des Magnetfeldes   der   Erde   gefunden   wurde,   wo   eine   Stromschicht   in   der   Äquatorialebene   zwei   Zonen   entgegengesetzter Magnetfelder   von   einander   trennt.   In   diesem   Fall   fließt   der   Strom   der   Schweifschicht   azimutal   oder   von   “West   nach Ost”   und   die   Magnetfelder   liegen   radial,   ausgerichtet   zur   Erde   in   der   nördlichen   Hemisphäre   und   von   der   Erde   weg   in der südlichen Hemisphäre. Das     Gravitationsmodell     beschreibt     diese     Stromschichten     als     verursacht     durch     die     an     einer     Seite entgegengesetzten   Magnetfelder.   Erinnern   wir   uns   daran,   dass   magnetische   Felder   Kraftfelder   sind,   die   durch   die Bewegung   geladener   Teilchen   verursacht   werden,   dass   heißt,   durch   Ströme,   so   dass   das   Gravitationsmodell   Ursache und   Wirkung   zu   verwechseln   scheint.   Was   die   magnetischen   Felder,   die   der   Strom   erzeugt,   tatsächlich   tun,   das   ist   das Zusammenpressen des Stromes in Form der Schicht. Sie erzeugen aber keinen Strom. Stromschichten   sind   deshalb   ein   anderes   Mittel   durch   das   Plasma   als   Reaktion   auf   eine   sich   verändernde Umgebung Zellen bildet. Stromschichten     können     auch     bewirken,     dass     Massen     in     einer     Anwendung     gepulster     Plasmadüsen beschleunigen. Siehe Text und Video vom Princeton University Electric Propulsion and Plasma Physic Lab hier .

8.2 VERTIKALE STRÖME

Wir   haben   bereits   die   Fälle   berücksichtigt,   wo   Ströme   parallel   (am   “Feld   ausgerichtet”   sind)   zum   Magnetfeld (Filamente   und   Birkeland-Ströme)   fließen   und   den   Fall,   wo   Ströme   in   Regionen   eines   Nullfeldes   (Stromschichten) fließen.   Die   übrig   gebliebene   Möglichkeit   für   Ströme   ist,   eine   Vektorkomponente   zu   haben,   die   vertikal   zum   Magnetfeld unter dem Einfluss nichtmagnetischer Kräfte in Verbindung mit dem Magnetfeld wirkt (siehe 8.3 unten). [Erinnert   sei   daran,   dass   F    die   resultierende   Vektorkraft   eines   geladenen   Teilchens   ist;   q   ist   der   Wert   für   den Betrag   der   Ladung   eines   Teilchens;   E    ist   der   Vektor   des   elektrischen   Feldes   zu   einer   bestimmten   Zeit   an   einem bestimmten   Koordinatenpunkt;   U    ist   der   Geschwindigkeitsvektor   eines   geladenen   Teilchens   zu   einer   bestimmten   Zeit an   einem   bestimmten   Koordinatenpunkt,   und   B    ist   der   magnetische   Feldvektor   zu   einer   bestimmten   Zeit   an   einem bestimmten   Koordinatenpunkt.   Schließlich   sei   noch   angemerkt,   dass   die   Vektoren   in   Fettschrift   sich   auf   eine   skalare Größe beziehen und eine Richtung, z.B. 3000 km/s Richtung Osten.] Die   Lorentzkraft   auf   geladene   Teilchen,   F    =   q( E      +   U    x   B )   in   der   Vektorrechnung,   hängt   ab   von   der   Beziehung   der Geschwindigkeit   des   Teilchens   U    zum   Magnetfeld   B .   Die   Größe   des   Vektorkreuzproduktes   U    x   B    kann   geschrieben werden   als   UB    sin   θ,   wobei   θ   der   kleinere   Winkel   zwischen   U    und   B    ist.   Die   Richtung   der   Kraft,   die   von   U    x   B    erzeugt wird,   wird   durch   die   Bewegung   der   rechtshändigen   Schraube   angegeben,   die   sich   von   U    nach   B    dreht,   d.h.   im   rechten Winkel zu beiden, U  und B . Das    führt    dazu,    dass    sich    geladene    Teilchen    im    rechten    Winkel    zum    Magnetfeld    bewegen,    um    einem kreisförmigen   Pfad   in   einer   zum   Feld   senkrechten   Ebene   zu   folgen.   Wir   können   das   die   zentripedale   Kraft   nennen. Wenn E  ungleich Null ist, wird das Teilchen auch in die Richtung von E  beschleunigt. Wenn   U    Null   ist   oder   parallel   zu   B,   dann   gibt   es   offensichtlich   keine   zentripedale   Kraft,   die   vom   Magnetfeld   auf das   Teilchen   wirkt.   Mit   anderen   Worten,   wenn   das   Teilchen   stationär   ist   oder   sich   parallel   zum   Feld   bewegt,   dann   wird es keine  magnetische Kraft erfahren. Anstatt   veränderliche   Winkel   zwischen   U    und   B    zu   berücksichtigen,   ist   es   einfacher   die   parallelen   und   vertikalen Komponenten   von   U    separat   zu   berücksichtigen.   Da   nur   die   vertikalen   Komponente   eine   Kraft   verursacht,   können   wir uns   auf   diese   Komponente   allein   konzentrieren.   Wir   werden   auch   annehmen,   dass   E       =   0   ist,   solange   es   nicht   anders gesagt wird. Die    Teilchengeschwindigkeit,    die    sich    aus    der    Kombination    einer    kraftbedingten    Bewegung    und    eines Magnetfeldes   ergibt,   kann   als   Kreisbewegung   um   ein   lenkendes   Zentrum   angenommen   werden   (Bild   unten),   wobei   das Zentrum     selbst     wiederum     vertikal     zum     Magnetfeld     mit     der     Geschwindigkeit     v p      driftet,     entsprechend     der Lenkzentrumsgleichung: v p  = (F × B) / qB² Man   beachte,   dass   F    eine   nichtmagnetische   Kraft   ist   (z.B.   Gravitation   oder   ein   elektrisches   Feld),   welche   die Bewegung   der   geladenen   Teilchen   verursacht.   Diese   Bewegung   wechselwirkt   dann   mit   dem   Magnetfeld   entsprechend des    Lorentzschen    Gesetzes.    Wenn    B     in    die    Richtung    z     geht    und    F     in    die    Richtung    y     im    Kartesianischen Koordinatensystem, dann geht die resultierende Geschwindigkeit in die Richtung x .

Was   uns   diese   Gleichung   sagt,   ist,   folgendes:   Wenn   ein   Teilchen   Gegenstand   einer   externen   Kraftwirkung vertikal   zum   Magnetfeld   ist,   dann   wird   es   eine   konstante   Geschwindigkeit   vertikal   zu   beiden,   dem   Feld   und   der   Kraft, annehmen. Wie das geschieht, wird nachfolgend dargestellt: Wenn   ein   Teilchen   ursprünglich   ruht,   wird   eine   externe   Kraft   (sagen   wir   ein   elektrisches   Feld)   beginnen   es   in   die Richtung   der   Kraft   entsprechend   des   Newtonschen   Gesetzes   zu   beschleunigen.   Sobald   jedoch   das   Teilchen   einen kleinen   Betrag   an   Geschwindigkeit   oder   eine   Geschwindigkeitskomponente   vertikal   zum   Magnetfeld   erworben   hat, dann   taucht   im   Ergebnis   des   Magnetfeldes   eine   zentripedale   Kraft   auf   und   beginnt   den   Pfad   des   Teilchens   von   der Flugbahn, die durch die externe Kraft erzeugt wird, wegzudrehen. Die   externe   Kraft   versucht   immer   noch   das   Teilchen   in   Richtung   der   Kraft   zu   beschleunigen,   doch   dort   gibt   es jetzt    eine    Komponente    der    zentripedalen    Kraft,    welche    der    externen    Kraft    entgegenwirkt.    Die    Beschleunigung    in Richtung der externen Kraft wird dementsprechend reduziert. Unter   dem   Einfluss   beider,   der   externen   und   der   zentripedalen   Kraft,   wird   das   Teilchen   einem   gekrümmten,   sich um   90   Grad   drehenden   Pfad   folgen. An   dem   Punkt,   wo   der   Pfad   senkrecht   zur   externen   Kraft   verläuft,   hat   das   Teilchen die   Geschwindigkeit   v p    entsprechend   der   Gleichung   des   lenkenden   Zentrums   erworben,   und   die   zentripedale   Kraft gleicht die externe Kraft wegen der Wechselwirkung von v p  und B  genau aus. Deshalb    gibt    es    weder    eine    weitere    Beschleunigung    in    Richtung    der    externen    Kraft    noch    irgendeine Beschleunigung   in   Richtung   von   v p ,   weil   es   keine   Kraft   in   dieser   Richtung   gibt.   Das   Teilchen   hat   eine   konstante Geschwindigkeit erhalten, lotrecht zu beiden, zu B  und der externen Kraft. So   lange   wie   das   Teilchen   seine   Bewegung   mit   der   Geschwindigkeit   v p    in   der   lotrechten   Richtung   fortsetzt,   so lange ist die Situation stabil und die externe Kraft bleibt durch die zentripedale Kraft im Gleichgewicht.

8.3 EFFEKTE VERSCHIEDENER EXTERNER KRÄFTE

Die   obigen   Überlegungen   beziehen   sich   auf   jede   konstante   externe   Kraft,   die   auf   geladene   Teilchen   in   einem Magnetfeld     einwirkt.     Verschiedene     Kräfte     können     Beschleunigungen     in     vertikaler     Richtung     zum     Magnetfeld verursachen.   Diese   schließen    Gravitation,   ein   elektrisches   Feld   und   Drehmomente   ein .   Jede   wird   einen   anderen   Effekt in   Abhängigkeit   davon   haben,   ob   die   externe   Kraft   eine   Funktion   der   Masse   oder   der   Ladung   des   Teilchens   ist   und zwar wie folgt: Fall A. Elektrische Feldkraft,   F E × B    für ein elektrisches Feld vertikal zu B . Weil F E  = q E  ist, wird die Lenkzentrumsgleichung: v p = ( E  × B ) / B 2 In   Fall   A   ist   die   vertikale   Geschwindigkeit   unabhängig   von   der   Ladung   des   Teilchens.   Daraus   ergibt   sich   ein spezieller    Fall    von    Ionen    und    Elektronen,    die    in    die    gleiche    Richtung    driften,    wie    wir    bei    der    Betrachtung    der Konzentration von Materie durch filamentäre Ströme sahen. Fall B. Gravitation, F g × B Weil   F g    =   m g    ist,   hängt   die   resultierende   vertikale   Driftgeschwindigkeit   von   der   Masse   der   Teilchen   und ihrer Ladung ab, und für Fall B gilt: v p = (g × B) × m/qB² • Ionen   und   Elektronen   bewegen   sich   deshalb   in   entgegen   gesetzte   Richtungen,   woraus   sich   in   einem   Strom Ladungstrennung   ergibt   und   Zonen   verschiedenen   Potentials   (z.B.   elektrische   Felder). All   diese   Effekte   kommen einfach   als   Resultat   der   Wechselwirkung   zwischen   Gravitation   und   Magnetfeld   vor.   Offenbar   beginnen   diese Effekte   dann   ihre   eigenen   sekundären   Wirkungen/Effekte   zu   verursachen   und   daraus   kann   sich   komplexes Plasmaverhalten   ergeben.   (Ref: Fundamentals   of   Cosmic   Electrodynamics,    Boris   V.   Somov,   Kluwer   Academic Publishers, 1994, Chapter 2,Motion of a Charged Particle in Given Fields ) • Zusätzlich   kann   die   Abhängigkeit   der   Geschwindigkeit   von   der   Masse   der   Teilchen   auch   in   einer   chemischen Trennung verschiedener Ionen oder Marklund-Konvektion resultieren. • Ein    Fall    ist    hier    von    besonderem    Interesse.    Wenn    man    die    Erde    und    ihr    Magnetfeld    betrachtet,    kann    es verbildlicht   werden   als   Feldlinien,   die   sich   in   den   nahen   Weltraum   ausdehnen,   die   etwa   so   angeordnet   sind   wie die   Segmente   einer   Orange.   In   der   äquatorialen   Ebene   ist   das   Feld   Nord-Süd   ausgerichtet.   Die   Gravitationskraft wirkt radial einwärts und so in einem rechten Winkel zum Feld. • Irgendwelche    Ionen    oder    Elektronen    in    der    Umgebung,    zum    Beispiel    in    der    Atmosphäre,    erlangen    daher Geschwindigkeiten   vertikal   zu   beiden,   B   und   g,   unter   dem   kombinierten   Einfluss   von   Gravitation   und   Magnetfeld. Weil   die   Beschleunigung   von   Ionen   und   Elektronen   in   entgegengesetzte   Richtungen   erfolgen,   ist   dies   das Äquivalent   zu   einem   Strom,   der   in   einem   Ring   um   die   Äquatorialebene   fließt.   Die   Van Allen-Gürtel   sind   Beispiele für Ringströme. • Das   ist   ein   unvermeidliches   Resultat   der   Anwesenheit   geladener   Teilchen   in   einem   Magnetfeld,   das   im   rechten Winkel   zum   Gravitationsfeld   ausgerichtet   ist.   In   dieser   Situation   wird   immer   ein   Strom   erzeugt.   Mehrere   der Monde     des     Jupiters     und     des     Saturns     zeigen     diese     Ströme,     die     durch     elektromagnetische     Strahlung nachgewiesen   sind,   dort,   wo   die   erzeugten   Ströme   mit   den   Atmosphären   der   Planeten   in   der   Umgebung   ihres polaren Auroraovals in Kontakt kommen.

Schnittbild der Plasma-Stromschichten der Erde in- und außerhalb der Magnetosphäre.

Bildquelle: Wikipedia images, zahlreiche Webseiten ohne Quellennachweis

Fall C . Drehmoment   F i = -m (d u / dt)    (Newtons Zweites Bewegungsgesetz) In   diesem   Fall   haben   die   geladenen   Teilchen   bereits   ein   ursprüngliches   Drehmoment   mu      (Inertialmasse   mal Geschwindigkeitsvektor),   wenn   sie   einem   Magnetfeld   begegnen.   Die   Lenkzentrumsgleichung   deutet   an,   dass das ursprüngliche Drehmoment durch das Magnetfeld verändert wird: v p = -mq/B² du/dt × B Da    v p     ladungsabhängig    ist,    erfolgt    die    Beschleunigung    von    Ionen    and    Elektronen    in    entgegengesetzte Richtungen    und    repräsentiert    daher    einen    Strom.    Ionen    mit    unterschiedlichen    Massen    werden    unterschiedliche Endgeschwindigkeiten erreichen und sich so chemisch sortieren. Das ist ein anderer wichtiger Effekt der Trägheit: Wenn   eine   Menge   an   Plasma   auf   eine   bestimmte   Geschwindigkeit   beschleunigt   wird,   zum   Beispiel   durch   eine Kraft   I   ×   B    in   der   Region   (welche   sich   entgegengesetzt   bewegende   Ionen   und   Elektronen   in   dieselbe   lotrechte Richtung   beschleunigt),   dann   hat   das   Plasma   zu   Lasten   des   Stromkreises,   der   den   Strom   antreibt,   eine   kinetische Energie erworben. Wenn   diese   Menge   sich   bewegenden   Plasmas   dann   in   eine   andere   Region   eintritt,   wo   es   einen   Stromkreis   in einem   lokalen   Plasma   erzeugen   kann,   dann   wird   seine   Geschwindigkeit   v p    einen   Strom   vertikal   zu   beiden,   B    und   v p , erzeugen.   Die   Wechselwirkung   dieses   Stroms   mit   B    wird   eine   Kraft   im   sich   bewegenden   Plasma   verursachen,   die   es verlangsamt.   Mit   anderen   Worten,   die   kinetische   Energie   des   Plasmas   wird   wieder   aufgegeben   dadurch,   dass   ein Strom an einem neuen Ort erzeugt wird. Deshalb   ist   die   Wechselwirkung   der   ursprünglichen   Bewegung   geladener   Teilchen   und   ihrer   Magnetfelder   ein Mittel   durch   welches   kinetische   Energie   mit   elektromagnetischer   Energie   ausgetauscht   werden   kann   und   deshalb   ist es ein Mittel durch welches Energie zwischen verschiedenen Orten transportiert werden kann .

8.4 ELEKTRISCHE STROMKREISE IM PLASMA

Solange   eine   Ladung   nicht   von   einer   elektrostatischen   Quelle   fließt   oder   zu   einer   Senke,   solange   ist   sie   Teil eines   geschlossenen   Stromkreislaufes.   Im   Weltraum   ist   der   Stromkreislauf   nicht   immer   offensichtlich,   weil   die   Leiter oft   unsichtbar   sind   und   sie   den   Stromkreis   in   sehr   großer   Entfernung   vom   interessierenden   Gebiet   schließen   können, aber sie müssen ihn irgendwo schließen. Die   Berücksichtigung   der   Stromkreise   im   Weltraum   kann   Verhaltensweisen   erklären   wie   den   Transport   von Energie   von   einem   Gebiet   zu   einem   anderen,   welcher   spürbare   elektrische   Aktivitäten   in   der   untersuchten   Region antreibt. In    diesem    Zusammenhang    ist    es    notwendig    darauf    zu    verweisen,    dass,    wenn    sich    ein    Plasma,    welches irgendwelche    Bereiche    eines    leichten    Ladungsungleichgewichtes    beinhaltet    und    sich    relativ    zu    einer    anderen Plasmaregion   in   einem   Magnetfeld   bewegt,   es   dann   in   der   erstgenannten   Region   ein   elektrisches   Feld   erzeugen   wird sowie   Ströme   in   der   zweiten   Region.   Das   geschieht   wegen   der   Wechselwirkung   der   elektromagnetischen   Felder   und Kräfte. Das   Gravitationsmodell   besagt,   dass   das   Debye   screening,   welches   wegen   ähnlicher   Effekte   die   Ursache   für eine   Debye-Randschicht   um   einen   geladenen   Körper   sei,   das   Ausmaß   der   Ladungsungleichgewichte   zugunsten   der Debye-Länge   begrenzen   würde.   Es   ist   jedoch   die   Kraft      v    ×   B       aus   der   Lorentzgleichung   unabhängig   von   der   Debye- Länge   und   sie   kann   ein   elektrisches   Feld   in   einer   anderen   Region   des   Plasmas   weit   jenseits   der   Debye-Grenze erzeugen.

8.5 DOPPELSCHICHTEN ALS ELEMENTE DES STROMKREISES

Jede   Doppelschicht   beschleunigt   Ionen   und   Elektronen   wegen   des   Potentialgefälles   der   DL.   Wenn   die   DL   ein Strom   führende   DL   ist,   dann   formt   sie   sich   praktisch   als   Teil   eines   elektrischen   Stromkreises,   in   welchem   der   Strom     fließt.   Die   Energie   zur   Beschleunigung   der   Teilchen   wird   durch   den   Stromkreis   bereit   gestellt   und   innerhalb   der   DL   in kinetische Energie umgewandelt. Die   DL   agiert   deshalb   als   ein   (Eingangs-)Widerstand   und   kann   eine   Reaktion   erfahren,   welche   ihre   Position driften   lässt.   Das   erfolgt   analog   zu   dem   Rückstoß   eines   Gewehrs,   wenn   seine   Kraftquelle   die   Masse   des   Geschosses beschleunigt.   Die   durch   die   DL   beschleunigten   Teilchen   verursachen   einen   Druck   auf   das   sie   umgebende   Plasma   mit dem   sie   wechselwirken   und   erzeugen   Strahlung.   Der   Verlust   überschüssiger   Energie   auf   diesem   Wege   kann   es   dem Plasma   erlauben   durch   die   Formung   einer   DL,   die   den   notwendigen   Mechanismus   bereitstellt,   einen   stabilen   Zustand zu erreichen.

8.6 ENERGIE UND INDUKTIONSWIDERSTAND

Die   vom   Stromkreis   der   DL   bereitgestellte   Energie   kann   von   der   Energie   stammen,   die   im   Magnetfeld   oder   in der   kinetischen   Energie   des   Hauptteils   des   Plasmas   gespeichert   ist.   In   der   Terminologie   der   Stromkreise   ist   ein Element,   welches   Energie   speichert,   eine   Spule.   Das   Plasma   kann   man   sich   deshalb   analog   zu   einer   Spule   in   einem einfachen   Stromkreis   vorstellen.   Ähnlich   verhält   sich   die   DL   in   einiger   Hinsicht   wie   ein   Kondensator,   allerdings   einer mit variablen Merkmalen, einschließlich eines Widerstandes, der sich mit steigendem Strom verringern kann. Alle elektrischen Stromkreisläufe, welche einen Widerstand haben, sind potentiell instabil, in Abhängigkeit    von    der    Stromstärke,    dem    induktiven    Widerstand,    dem    Widerstand    und    der    Kapazität    im Stromkreis.    Wenn    der    Gesamtwiderstand    des    Stromkreises    negativ    ist,    was    im    Plasma    wegen    der    fallenden Charakteristik    der    I-V-Kurve    (Stromspannung    gegen    –stärke)    oft    der    Fall    ist    ,    dann    wird    die    Stabilität    des Induktionskreises    unmöglich    gemacht.    Ein    einfacher    Stromkreis,    der    Stromstärke,    Induktanz    und    negativen Widerstand einschließt, wird entweder schwingen oder all seine Energie abbauen und verschwinden. Wenn   das   Potenzialgefälle   entlang   der   DL   größer   ist   als   das   Plasmapotential,   dann   wird   die   DL   als   starke   DL klassifiziert.   Eine   starke   DL   reflektiert   Teilchen,   die   sich   der   DL   mit   weniger   Energie   als   das   Plasmapotential   annähern. Nur   solche   Teilchen,   deren   Energien   über   dem   Plasmapotential   liegen,   werden   in   die   DL   eintreten   und   durch   ihr Stromstärkedifferential , d.h. ihr elektrisches Feld, beschleunigt. Das   Verhalten   von   Plasma   in   einer   CCDL   ist   deshalb   anhängig   von   den   Merkmalen   des   externen   Stromkreises, welcher die Entstehung einer CCDL antreibt.

8.7 RESONANTE STROMKREISE

Ein    Stromkreis,    der    eine    Spule    und    einen    Kondensator    enthält,    hat    eine    natürliche    oder    resonante (mitschwingende)   Frequenz   bei   der   er   elektrische   schwingt.   in   ähnlicher   Weise   wird   ein   Plasmastrom,   der   einen Induktor   in   der   Gestalt   gespeicherter   magnetischer   Energie   und   eine   CCDL   mit   negativem   Widerstand   besitzt,   dazu tendieren,   eine   resonante   Schwingung   zu   haben,   bei   der   Energie   zwischen   dem   elektrischen   Feld   in   der   DL   und   dem Magnetfeld   im   Plasma   ausgetauscht   wird.   Wenn   das   elektrische   Feld   in   der   DL   sich   erhöht,   dann   beschleunigt   es   in der normalen Weise Teilchen auf höhere Energieniveaus. Es   ist   offensichtlich,   dass   dieses   Modell   ein   wirksames   Mittel   zur   Erzeugung   hochfrequenter   Strahlungausstöße ist.    Im    Gegensatz    dazu    postuliert    das    Gravitationsmodell,    dass    sehr    hoch    verdichtete    Neutronensterne    bis    zu Tausende male pro Sekunde rotieren würden, um dieses häufig beobachtete Phänomen zu erklären. Nicht    alle    Situation    führen    zu    einer    resonanten    Frequenz.    Variationen    führen    oft    zum    Auftreten    von Schwingungen    über    ein    weites    Frequenzband.    In    Begriffen    des    elektrischen    Stromkreises    ist    die    DL    dann “geräuschvoll”.   Die   Wirkung   des   Geräusches   besteht   darin   eine   Bandbreite   von   Elektronenenergien   in   dem   Strahl   zu erzeugen,   der   durch   die   DL   beschleunigt   wird.   Einige   Elektronen   haben   dann   genug   Energie,   um   aus   dem   Magnetfeld auszubrechen, das den Strom einschnürt und das kann zur Expansion des Plasmas führen. Übersetzung H. Täger