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
Wer Interesse an der Unterstützung dieser Website hat, melde sich bitte bei     jasta72s@gmail.com

Willkommen bei einer

Stimme für das

Elektrische Universum

l etzte Änderung: 01.11.2017

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.

Vorstellung eines Künstlers von der Plasmaschicht des Saturns, basierend auf Cassinis magne-

tosphärischem Bildinstrument. Die Plasmaschicht trennt die Hälften der oberen und unteren

Magnetosphäre, dünnt sie in Richtung der Nachtseite des Planeten allmählich aus. Die Mag-

netopause deutet den Fluss des abgelenkten Solarwindes an.

Bildquelle: NASA/Jet Propulsion Laboratory / Johns Hopkins University Applied Physics

Laboratory.

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

Bildquelle: Wikipedia images, zahlreiche Webseiten ohne Quellennachweis

Schnittbild der Plasma-Stromschicht der Erde in und um ihre Magnetosphäre.

Bildquelle: Wikipedia Images, zahlreiche andere Webseiten ohne Quellenangabe

Spiralförmige Bahn eines geladenen Teilchens, mit seiner Kreisbewegung überlagert von

seinem Driftgeschwindigkeitsvektor.

Bildquelle: „Fundamentals of Plasma Physics“, Cambridge Press, 2006; Dr. Paul Bellan,

Calofornia Institute of Technology

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

9. Plasmainstabilitäten

7. Birkelandströme und anderes

9. Plasmainstabilitäten

7. Birkelandströme und anderes