MADDENİN PLAZMA HALİ
maddenin katı, sıvı ve gaz halinden başka çok yüksek sıcaklıkta karşılaşılan, plazma olarak adlandırılan dördüncü bir hali daha vardır.Yüksek sıcaklığa ısıtılan gazlar önce atomlarına ayrılır,atomdan dış yörünge elektronlarının kopması ile pozitif yüklü iyon oluşur. Mesela azot molekülü ısıtılırsa önce azot atomu, sonrada azot iyonu oluşur.Olayın denklemi N2(g)=2N(G)=2N+ +2e şeklindedir. Burada molekül, atom,iyon ve elektron bulunan bir karışım meydana gelir. Elektrikçe nötr olan bu karışım plazmadır. Plazma yüksek sıcaklıkta oluşabildiği gibi yüksek basınç altında da oluşabilir.Yüksek basınçta atomların elektron kabukları çeker.Serbest elektronlar ve çekirdekten oluşan plazma meydana gelir. Laboratuar şartlarında bu basınca ulaşılamaz,ancak Jüpiter gibi büyük gezegenlerde bu mümkün olabilir. Gazın iyonlaşma oranına göre iki tür plazma vardır:
1)tam yada yarı tam iyonlaşmış plazmalar: Döteryum ve Trityum gibi hafif çekirdeklerin helyum çekirdekleri vermek üzere kaynaştıkları, termonükleer sıcaklıkta karşılaşılan bu tür plazmalarda sıcaklık bir kaç milyon derecedir.Yıldızlar ve güneş buna örnektir.
2)kısmi iyonlaşmış plazmalar: iyonlaşma oranı ancak %50'yi ara sıra aşan plazmalardır. Sıcaklık 2000 derece ile 10000 derece arasındadır.Kısmi iyonlaşmış plazmalar sanayide kullanılır.Gazlar yalıtkan olmalarına rağmen plazma iletkendir.Buda sanayi için çok önemlidir. Sanayide kullanılan plazma şu şekilde elde edilir:
-Elektrik yayı metodu:elektrotları doğru akımla beslenen bir fener, bu elektrotlar arsında oluşturulan sürekli bir elektrik yayından basınç altında geçirilen bir gazı plazma haline çevirir.Elektrotlar üzerinde yüksek sıcaklık oluşacağından, elektrotlar sürekli ısıtılmalıdır.
-Yüksek frekans plazması:çok yüksek frekanslı elektrik akımı ile elde edilir. plazma oluşturulması istenen gaz çok şiddetli gerilim kaynağı ile beslenen bir kangalın sarımları arasından geçirilir.
HAYAT KAYNAGI PLAZMA KÜRESİ
Işık ve su kaynagı olarak dünyamızda hayatın devamını sağlayan güneş dev bir plazma küresidir. Bu dev plazma küresinin çekirdegindeki 15 milyon K'lik sıcaklık ve kurşundan 11k daha fazla olan yogunluk, termonükleer reaksiyonların gerçekleşmesini sağlar. Bu reaksiyonlarda özetle hidrojen çekirdekleri birleşerek helyum çekirdeklerine dönüşür ve muazzam bir enerji ortaya çıkar. Ancak dünyamıza ısı göndererek hayatın devamını sağlayan ışıkkürenin sıcaklıgı ancak 6000k dir. Manyatosfer örnegi plazmanın bir özelligini daha ortaya koyar ki buda plazmaya manyetik veya elektrik alanı ile etki edilebilmesidir. Plazma yıldırımda veya kaynak arkında oldugu gibi elektrik akımı oluşturuyorsa etrafında bir manyetik alan oluşacaktır. Bu manyetik alana yabancı bir manyetik alanla tesir edilebilir. Böylece plazmaya etkiyen kuvvetin yönü degiştirebilir. Bu etki termik sıkıştırmada oldugu gibi tüm çevresinden yapılarak plazmanın kesitini küçültmek de mümkündür. Böylece plazmanın sıcaklıgı artırılmış olur ki çekirdek füzyonu reaktörlerinde bu yolla 250 milyon K'lık bir sıcaklıga erişilmiştir. Ancak bu reaktörlerden yeterli parçacık yogunluguna ulaşılamadıgından henüz hidrojeni helyuma çevirmek ve enerji üretmek mümkün olmamıştır. Eger bu yolla enerji üretmek mümkün olursa yakır olarak deniz suyunda oldukça bol bulunan ağır su kullanılacak ve böylece dünya üzerindeki enerji ihtiyacı temiz bir şekilde ucuz olarak karşılanabilecektir.
Plazma
Kimya ve Fizikte plazma, iyonize olmuş gaz anlamına gelmektedir. İyonize gaz için kullanılan plazma kelimesi 1920 li yıllardan beri fizik literatüründe yer etmeye başlamıştır. Kendine özgü niteliklere sahip olduğundan, plazma hali maddenin katı, sıvı ve gaz halinden ayrı olarak incelenir. Katı bir cisimde cismi oluşturan moleküllerin hareketi cok azdır, moleküllerin ortalama kinetik enerjisi herhangi bir yöntemle (örneğin ısıtarak) arttırıldığında cisim ilk önce sıvıya sonra da gaza dönüşür ki gaz fazında elektronlar gayet hızlı hareket ederler. Eğer gaz halinden sonrada ısı verilmeye devam edilirse iyonlaşma başlayabilir, bir elektron çekirdek çekiminden kurtulur ve serbest bir elektron uzayı meydana getirerek maddeye yeni bir form kazandırır. Atomun bir elektronu eksik olacak ve net bir pozitif yüke sahip olacaktır. Yeterince ısıtılmış gaz içinde iyonlaşma defalarca tekrarlanır ve serbest elektron ve iyon bulutları oluşmaya başlar. Fakat bazı atomlar nötr kalmaya devam eder. Oluşan bu iyon, elektron ve nötr atom karışımı, plazma olarak adlandırılır. İyonize olma durumu, en az bir elektronun atom ya da molekülden ayrıldığı anlamına gelir. Serbest elektrik yükü sayesinde plazma yüksek bir elektrik iletkenliğine kavuşur ve elektromanyetik alanlardan kolaylıkla etkilenir. Atmosferin üstünde, manyetosferde, özellikle kutuplara yakın bölgelerde görülen auroralar, güneş rüzgarlarından kaynaklanan yüklü parçacıklarla çarpışan oksijen atomlarının iyonize olması ile oluşurlar ve enfes görüntüler verirler.
Evrende madde dört halde bulunur. Bunlar katı, sıvı, gaz ve plazma halidir. Mikroskobik açıdan plazma, sürekli hareket eden ve etkileşen yüklü parçacıklar topluluğu olarak ifade edilir. Plazma içinde nötral atom ya da moleküllerin olması plazma halini değiştirmez.
Plazmanın birim hacim içindeki negatif yüklü parçacıkların sayısı (genelde elektronlar) pozitif yüklü parçacık sayısına (genelde iyonlar) yaklaşık olarak eşit olduğundan, plazma elektriksel olarak nötraldir.
Maddelerin dört hali. Katı halde atomlar belirli uzaklıklara sahiptir. Sıvı halde atomlar arası uzaklık artar. Gaz halinde ise atomlar arasındaki bağ uzunlukları daha da artar. Plazma halinde ise atomlar iyonlaşır ve sürekli olarak birbirleri ile çarpışırlar.
İlk bakışta plazma halinin, özellikleri açısından gaz halinden çok farklı olmadığı izlenimi oluşmaktadır. Oysaki plazma çok önemli özelliklere sahiptir. Plazmanın temel karakteristik özellikleri aşağıda verilmiştir,
1) Yukarıda açıklandığı gibi plazma elektriksel olarak nötraldir ve plazma çok iyi bir iletkendir. Bazen gümüşün ve bakırın iletkenliğinden 102 kat daha fazla iletkenlik gösterebilmektedir.
2) Plazmanın içinde bir noktada bir pertürbasyon oluşursa, bu pertürbasyonun etkisi tüm plazmaya elektromagnetik dalga hızı ile taşınılır. Gaz halinde bu taşınım, akustik dalgaların hızıyla, akustik sinyalin taşınımına benzer. Gazların taşını mı sırasında parçacıklar arasındaki çarpışma kısa mesafelidir. Plazmanın taşınımı durumunda ise yüklü parçacıklar arasındaki etkileşim elektromagnetik dalgalar yardımıyla uzun mesafede olur.
3) Plazma elektriksel olarak nötral olmasına rağmen elektrik ve magnetik alanlarla etkileşebilirler.
4) Plazma koşullarındaki kimyasal reaksiyonlar (plazma-kimyasal reaksiyonlar), gaz fazındaki kimyasal reaksiyonlardan büyüklük mertebesi açısından çok daha hızlıdır.
Evrende en çok bulunan hal plazma halidir ve evrenin %99’undan fazlası plazma halindedir. Evrende ki tüm yıldızlar, Güneş, Gezegenler ve gezegenler arası boşluklar, üzerinde yaşadığımız dünyamız plazma halinden başlayarak bu günkü hallerini almışlardır. Gerçekte plazma hali bir maddenin ilk halidir. Plazma, doğal olarak kendisi ile, çevresi, elektrik ve magnetik alanlarla etkileşim biçimleri açısından kendine özgü niteliklere sahiptir. Plazma, iyonlar, elektronlar, yüksüz atom ve moleküller ile fotonlar dan oluşan, bazı atomlar iyonlaşırken bazı iyonların elektronlarla birleşip atoma dönüştüğü, protonların sürekli olarak bir yandan ortaya çıktığı bir yandan da soğutulduğu bir karışım olarak düşünülebilir.
Dünyamızda bulunan maddelerin büyük çoğunluğu katı, sıvı ve gaz hallerindedirler. Maddenin plazma hali örneğin, yıldırımda, mum alevinde, kutup ışığında ve neon lambaları gibi elektrik boşalmalı lambalarda gözlenir.
Plazmanın temel bir farka karşın gazlarla ortak belli sayıda mekanik özelliği vardır: Coulomb çekim ve ritimleri çok uzaklarda etkili olduğundan plazmanın her parçacığı diğeri ile sürekli olarak etkileşim halindedir.
İlginç bir farklılık olarak gazların boşalan her şeyi doldurma özelliği varken plazmanın ise, toplaşma özelliği görülebilir. Bir magnetik alanın etkisi ile elektrikli tanecikler alan çizgilerini etrafında helisel yörüngeler çizerek harekete başlar.
Plazmanın Özellikleri
a) Plazma dış ortama karşı elektriksel olarak nötrdür. Yani plazma içerisindeki pozitif yüklerin ( iyonların yükleri) sayısı, negatif yüklerin (elektronlar) sayısına eşittir.
b) Plazma içerisindeki ayrışma, iyonizasyon ve bu olayların tersi olan yeniden yapılanma olayları sürekli meydana gelir. Adı geçen bu olaylar kendi aralarında plazma içerisinde bir dinamik denge halinde bulunurlar.
c) Plazma iyi bir elektrik ve ısı iletkenidir. Plazma içerisindeki parçacıklar bir enerji taşıyıcısıdırlar. Dolayısıyla elektrik ve ısı enerjisini de iletirler (taşınırlar). Plazma içerisindeki hızlarının yüksek oluşu nedeniyle özellikle elektronlar elektrik ve ısı iletiminde esas rolü oynarlar.
d) Plazma yüksek sıcaklık ve enerji yoğunluğuna sahiptir. Plazmanın sıcaklığı, enerji yoğunluğu, iyonizasyon derecesi ( iyonize olmuş atom sayısının toplam atom sayısına oranı ) ve plazma çıkış hızı (elektron hızı) plazma ekseni üzerinde maksimumdur.
Plazmaya elektrik ve magnetik alan uygulandığında plazmada bir takım değişikliklere sebep olabilir. Plazma içerisindeki parçacığa Lorentz kuvveti etki eder (F=qE+qVB ).
Plazmanın birçok tanımı yapılır. Bunların hepsi bizi plazmanın yüklü parçacıklar topluluğu olduğu sonucuna götürür. Peki ama her yüklü parçacıklar topluluğu plazma mıdır? Tabi ki her yüklü parçacıklar topluluğuna plazma diyemeyiz. Bunu söyleyebilmemiz için incelediğimiz materyalin bazı özelliklerini bilmeli ve ona göre karar vermeliyiz. İşte bu karar verme sürecinde kullandığımız kıstaslar Plazma Parametreleridir. Bu parametreler sayesinde biz, çalıştığımız materyalin bir plazma olup olmadığını bulabileceğimiz gibi, o materyalin neyin plazması olduğunu da bulabiliriz.
Temel parametreler dışında plazma parametrelerini 6 ana başlık altında toplayabiliriz. Bunlar
- Plazma sıcaklığı veya daha basitçe Elektron sıcaklığı.
- Plazma Yoğunluğu
- İyonizasyon Derecesi
- Debye Uzunluğu
- Plazma Frekansı
- Plazma Beta (β) dır.
Plazmayı Oluşturan Elemanlar
a. Nötral atom ve nötral molekül: İhtiva ettikleri pozitif yüklerin sayısının, negatif yüklerin sayısına eşit olan atom veya moleküllerdir. Nötral bir moleküle, o elemente özel bir ayrışma enerjisinden daha büyük bir enerji verilirse, bu molekül atomlarına ayrışır.
b. İyon : İhtiva ettiği (+) yük sayısı, (-) yük sayısından büyük olan atomlardır ya da bunun tersi olabilir. Nötral bir atoma, o elementle özel bir iyonizasyon enerjisinden daha büyük bir enerji verildiği zaman, bu atom en az bir elektronunu ( negatif yükünü) kaybeder ve iyon haline geçer, yani iyonize olur.
c. Elektron : Atomun negatif yükü olup, değeri 1,6x10-19 culombdur.
d. Foton : Enerji yüklü ışın parçasıdır. Işın enerjisi taşıyıcısıdır.
e. Uyarılmış Atom : Üzerine iyonizasyon enerjisinden daha küçük bir enerji almış, elektron kaybetmiş atomdur. Bu atoma o elementin iyonizasyon enerjisinden daha küçük bir enerji verilirse, bu atomun çevresindeki elektronlar atomu terk etmeyip, bunlardan bir ve ya bir kaçı yörünge değiştirir. Yani bir üst enerji seviyesine geçer. Böylece uyarılmış atom olur.
f. Uyarma : Enerji alarak bir üst enerji seviyesine geçiş.
g. Sükunete Gelme : Enerji vererek ( foton) bir alt seviyeye geçiş.
Plazma Nedir?
Langmiur yaklaşık yüzyıl önce iyonize olmuş gaza “plazma adını” vermiştir. Plazma maddenin 4. hali olarak kabul edilir ve pozitif ve negatif yüklü parçacıkların birlikteki hareketlerinin tamamıdır. (Elektronlarını yitirmiş atom çekirdekleriyle serbest kalmış elektronlardan oluşan gaza verilen isim)
Günümüzde henüz plazma fiziği hakkında çok az şey bilinmektedir. Bugüne kadar plazma dalında sadece bir kişinin Nobel Ödülü alması da bunun göstergesidir.
Fakat her yüklü parçacığın bulunduğu iyonize olmuş sistemlere plazma denilmez.
Plazma Halinin Özellikleri
• Çok iyi bilinen iletkendir. Bu plazmayı gaz halinden ayıran en önemli özelliğidir. Bütün maddelerin gaz halleri yalıtkan iken plazma hali elektriği çok iyi iletir. Hatta bu iletkenlik katı hallerden daha iyidir, çünkü plazma hali tamamen serbest elektronlara sahiptir.
• Diğer önemli bir özelliği yüksüz gibi olmasıdır. Yani artı ve eksi elektrik yüklü parçacıklar birbirinden bağımsız gibi hareket ederken sistemin bütünüyle yüksüz olmasıdır.
• Birim hacimdeki partikül yoğunluğu da plazmanın bilinmesi gereken bir özelliğidir. Sıcaklığı yüksek olsa da yoğunluğu düşük bir plazma fazla enerji yaymaz.
• Plazmanın en önemli özelliklerinden biri de plazmaya magnetik alan veya elektrik alanıyla etki edebilmesidir. Bu da gerek günlük yaşantımızda gerekse gelecekteki enerji sorununun halledilmesinde önemli bir özelliktir.
Plazma üretildiği yönteme, korunma biçimine, kullanıldığı aşlana, yoğunluğuna, basıncına, sıcaklığına ve kullanıldığı gazın cinsine göre adlandırılabilir.
Güneş maddenin plazma halidir ve güneş üzerinde sıcaklık milyon Kelvinlerle ifade edilirken, yine birer plazma olan mumun ve kibritin alevi, ayrıca endüstriyel uygulamalarda kullanılan plazmanın sıcaklığı oda sıcaklığına kadar düşebilir. Yani yüksek sıcaklık ve düşük sıcaklık olarak ayrılabilir.
Plazma Haline Örnekler ve Bu Örneklerde Plazma Halinin Oluşumu
- Tüm yıldızlar, nebulalar ve yıldızlar arası uzay plazma halindeki maddeden oluşur.
- Güneş dev bir plazma küresidir.
- Yıldırım ve Şimşeğin aktığı yol boyunca, nötral atom ve moleküller, uyarılmış atom ve moleküller, pozitif iyonlar, elektronlar ve fotonlardan oluşan çok sıcak bir gaz çorbası haline gelir. Bu hal plazma halidir.
- Kibritin alevi, mumun alevi v.s. düşük sıcaklıktaki plazma halidir.
- Düşük sıcaklıktaki bu plazma hallerine termik sıkıştırma uygulayarak altın eritecek sıcaklığa bile getirebiliriz.(1066 0C)
Plazma Teknolojisi
Gelişmiş ülkelerde yaygın olarak kullanılır. Bu gün bu teknoloji, biyolojide, kağıt endüstrisinde , uzay endüstrisinde, elmas yapımında, yarıiletken teknolojisinde, elektronik çip yapımında, iletişim teknolojisinde,kaplama teknolojisinde ve kristal büyültmede, radar ve füzyon araştırmalarında denenmekte yada kullanılmaktadır.
Enerji Sorunun Çözümünde Plazma
Dünyanın şu anda içinde bulunduğu ve gelecek yıllarda giderek büyüyecek enerji krizine karşı uzmanların önerileri, yeni milenyumun ilk birkaç 10 yılı içinde devreye girmesi beklenen nükleer füzyon enerjisi üzerinde yoğunluk kazanmış durumda. Çevre radyoaktif kirlilik bakımından temiz,yakıt bolluğu nedeni ile de tükenmez bir enerji türü olan füzyon enerjisinin olabildiğince kısa zamanda devreye sokulması amaçlanıyor.
Nükleer füzyon reaktörü için birkaç tip aday üzerinde durulmakta.Bunların içinde şu ana kadar en fazla aşama kaydedilen ve sorunlarının çözümüne en fazla yaklaşılan tip tokamak adı verilen düzeneklerdir.
Tokamakların çalışma esası plazmanın korunmasıdır.
Burada plazmanın en önemli özekliklerinden biri olan plazmaya magnetik alna veya elektrik alanı ile etki edilebilmesi özelliğinden yararlanılmaktadır. Bu etki termik sıkıştırmada olduğu gibi tüm çevresinden yapılarak plazmanın kesitini küçültmekle mümkündür. Böylece plazmanın sıcaklığı arttırılmış olur.
Tokamak düzeneklerinde plazma halinde H, He ve B gibi hafif elementlerden oluşmuş yakıtlar yuvarlak pasta kalıbı yada geometrideki adı ile torus biçimindeki bir kap içinde bir transformatörün tek sarımlı kısmı ikinci sargısı aracılığı ile korunuyor. Transformatörün tora paralel birinci sargısı ile birlikte hem plazma akımı oluşturuluyor, hem de oluşan plazma dirençsel şekilde ısıtılıyor.Plazma içindeki hafif çekirdeklerin birleşerek daha ağır çekirdekler oluşturması ve bu yolla enerji açığa çıkarılması için plazmanın çok yüksek sıcaklıklara kadar ısıtılması ve soğumaması için duvardan yalıtılıp uzun süre sıcak halde kalması ve böylece nükleer füzyon reaksiyonlarının kesintisiz bir şekilde gerçekleştirilmesi gerekiyor.Bu yola şuana kadar 250 milyon Kelvinlik sıcaklığa erişilmiştir. Ancak bu reaktörlerde yeterli parçacık yoğunluğuna ulaşılamadığından şu ana kadar hidrojeni helyuma çevirmek mümkün
olmamıştır.
|
addenin üç hali olduğunu sanırım ilk öğretim yıllarından beri biliyoruz. Katı, sıvı ve gaz ...Bu üç halden birinde maddeyi nasıl kullanacağımız hakkında da geniş bilgiye sahibiz.. Buna karşın, algılayabildiğimiz evrenin %99`unun maddenin dördüncü konumuna sahip bir plazma halinde bulunduğu tesbit edilmiştir.
Plazma, bilinen tüm maddeler gibi atomlardan meydana gelir. Atomlar elektriksel olarak yüksüz parçacıklardan yani, nötronlar ve pozitif (+) yüklü protonların bir arada bulunduğu bir çekirdek ve o çekirdek etrafında dönen negatif (-) yüklü elektronlardan oluşur. Bir atomda, çekirdek etrafında bulunan negatif (-) yüklü elektronların sayısı, çekirdekte bulunan pozitif (+) yüklü protonların sayısına eşitse bu, atomun elektriksel olarak yüksüz olduğu anlamına gelir. Böyle yüksüz atomlardan oluşan bir gaz, yeterince ısıtıldığında veya radyasyona maruz kaldığında, enerjilerin şiddetlerine bağlı olarak, sahip olduğu elektronları en dış yörüngesinden itibaren kaybetmeye başlar. ( En dış yörüngedeki elektron atoma bağlanma gücü en zayıf olandır. Bu bağlanma gücü, çekirdeğe yakınlaştıkça artar. Güneşin çok yüksek sıcaklığa sahip olan “korona” adı verilen en dış tabakasında atomlar, elektronlarının çoğunu, bazen hepsini kaybetmişlerdir. Örneğin; koronadan gelen ışınlar analiz edildiğinde demir atomunun 13 hatta 14 elektronunu kaybettiği gözlenmiştir.) Elektron kaybeden atomda , pozitif (+) yüklerin sayısı, negatif (-) yüklere göre daha fazla kaldığından bu atoma iyonize olmuş atom ya da pozitif (+) iyon adı verilir. Böylece ortamda pozitif (+) iyonlar ve negatif (-) yüklü elektronlar serbest halde bulunur. Bu nedenle plazma “iyonlaşmış gaz” olarak da bilinir.
Plazmalar sıcaklık ve yoğunluk olarak incelendiklerinde yıldızların merkezlerinde çok sıcak ve yoğun olarak bulunurken, Dünya atmosferinde gözlemlenen kutup ışıması olaylarında olduğu gibi, daha düşük sıcaklıklarda ve yoğunluklarda da yer alabilmektedirler. Maddenin katı, sıvı ve gaz halleri ise plazmaya göre oldukça soğuk ve elektriksel olarak yüksüzdürler.
“Plazma” kelimesi ilk olarak tıp bilimcisi Johannes Purkinje (1787-1869) tarafından ak ve al yuvarlardan temizlenmiş kan için kullanılmıştır. Aynı terim, 1927`de Amerikalı kimyacı ve fizikçi Dr. Irving Langmuir(1881-1957) tarafından iyonlaşmış gazlar içinde kullanılmaya başlanmıştır. Dr. Irving Langmuir`un başarıları yüzey kimyasından, bulut içine kimyasal madde katarak suni yağmur yağdırmaya kadar geniş bir yelpazeye yayılmıştır.1932 `de kimya alanında Nobel ödülü kazanmıştır. Kendisi General Electric `de yapısı iyonlaşmış gazlara dayanan elektronik aletler üzerine çalışmaktaydı. Bu çalışmalar sırasında iyonlaşmış gazların yüksek hızlardaki elektron iyon ve diğer katkıları taşıma şeklini gözlemlemiş. Bunun kan plazmasının ak ve al yuvarlarla mikropları taşıma şekline benzediğini fark ederek iyonlaşmış gazları palzma olarak adlandırmıştır.
Bütün uzayda bir yapının diğer yapı üzerinde etki göstermesini sağlayan ve fizikte “alan” kavramıyla tanımlanan bir güç bölgesi bulunmaktadır. Örneğin; yerçekimi, dünya üstündeki bütün maddeler üzerine etkisini gösterir. Eğer bir madde elektriksel olarak yüklü ise, ya da içinden akım geçiyorsa, kütlesel çekim alanlarına ek olarak, elektrik ve manyetik alanlardan da etkilenir.Elektrik yükleri ve değişen manyetik alanlar, elektrik alanı oluşturduğu gibi, hareket halindeki elektrik yükleri diğer bir deyişle elektrik akımı ve elektrik alanlardaki değişiklikler de manyetik alanlar meydana getirirler. Dünyanın içine doğru gidildiğinde çekirdek bölgesinde bulunan erimiş metallerin hareket halinde olmalarının dünyanın çevresindeki büyük manyetik alanı sürekli beslemekte olduğu düşünülmektedir.
Dünya`nın magnetosfer tabakasının manyetik alan çizgileri güney kutbundan, kuzey kutbuna doğru yönelmiş olup, Güneş rüzgârının doğrultusunda dağılım göstermektedir.Alan çizgilerinin birbirlerine yakın oldukları yerlerde kuvvetli, uzaklaştıkları yerlerde ise daha zayıf manyetik alan söz konusudur.
Plazmalar elektriksel olarak yüklü parçacıklardan oluştuklarından, elektrik ve manyetik alanlardan etkilenmektedir. Plazmaların bu alanlarla etkileşimlerinin incelenmesi, bize dünya ve güneş arasındaki etkileşimleri ve uzayın başka bölgelerindeki olayları daha iyi anlama fırsatı vermektedir. Bununla beraber, birçok esrarlı şey hâlâ bilinememektedir.
Doğadaki plazma yapılara örnek vermek gerekirse; Güneş ve diğer yıldızlar, yıldızlar arası uzay, galaksiler, galaksiler arası uzay, plazma içermektedir. Ayrıca gezegenler arasında da plazma bulunmaktadır. Güneşten uzaya yayılan parçacıklar Güneş rüzgârı olarak bilinmektedir ve bu rüzgâr, Güneşin Korona tabakası içinde gerçekleşmektedir. Güneşin en dış tabakası olan Korona plazması çok yüksek sıcaklığa sahip olması nedeniyle Güneşin çekim alanı içine hapis olmayarak Güneş sisteminin bilinen en uzak gezegenlerinin de ötesine kadar yayılmaktadır.
Güneş rüzgârı, Dünyanın manyetik alan çizgilerini kendi doğrultusunda şekillendirmektedir. Gündüz tarafında magnetosferin sınırı yer yarıçapının 10 katına kadar ulaşırken, gece tarafında manyetik alan uzun bir kuyruk oluşturur.Bu kuyruk yer yarıçapının 60 katına çıkar ve Ay yörüngesine hatta daha uzaklara kadar ulaşır.Kuyruk kesimindeki alan çizgileri kesin değildir. Güneş rüzgârının hızı saniyede 400 km.`ye ulaşmaktadır. Bu değer 200-700 km. arasında değişebilmektedir. Cm3 `ünde ortalama 5 elektron ve 5 proton bulunduğu tespit edilmiştir. Rüzgarın Dünya`ya ulaşması için 4-5 gün kadar bir zaman gerekmektedir.Yukarıda da belirttiğimiz gibi Koronanın sıcaklığı Demir atomunun 13 hatta 14 elektronunu koparacak kadar yüksektir. Bunu başarabilecek sıcaklık 1.000.000 derece civarıdır ve henüz bu yüksek sıcaklığın sebebi ile ilgili tatmin edici bir açıklama yapılamamıştır.
Kutuplarda gözlenen kutup ışımalarının (Aurora), radyasyon kuşaklarının ve manyetik fırtınaların temel enerjisini Güneş rüzgârı oluşturmaktadır.
Güneş rüzgârı, magnetosfer içindeki plazmada bulunan elektronlara ve iyonlara enerji vererek hızlanmalarını sağlar. Hızlanan bu parçacıklar, magnetosferin alan çizgilerinin birleştiği kutup bölgelerinden Dünya`nın atmosferine girerler. Girdikleri bölgede bulunan gazların atom ve molekülleriyle çarpışmaları sonucu çeşitli renklerde ışıma yapmalarına neden olurlar. Güneş rüzgârının çok şiddetli olduğu dönemlerde kutup ışımalarının ekvatora kadar uzandığı görülmektedir. Jeomanyetik ekvator bölgesinde bulunan Singapur'da 1909 yılında meydana gelen çok şiddetli Güneş rüzgarı sırasında kutup ışıması izlenmiştir.
Dünya üzerinde görülen bir diğer plazma yapı, atmosferdeki iyonosfer tabakasıdır. Yerden 70-80 km. yukarıda başlar. Burada elektronlar güneşten gelen kısa dalga boylarına sahip (Ultraviyoleden X-ray `e kadar olan bölgedeki dalgaboyları) ışınların etkisiyle atomlardan ayrılırlar. Atmosferin yere yakın bölgelerinde kozmik ışınların etkisiyle aynı elektron kopuşları meydana gelse de bu bölgede atmosfer daha yoğun olduğundan, kopan elektron hemen birleşir. Atmosfer yukarılara çıkıldıkça seyrekleştiği için iyonosferde kopan elektronun tekrar birleşme ihtimali daha düşüktür. Dolayısıyla, serbest elektronlardan ve iyonlardan oluşan bir bölge meydana gelir. İyonosferin üst kısımları magnetosferde katılarak uzayın binlerce kilometre derinliklerine kadar uzanır. Bir başka doğal plazma olayı da şimşek çakması sırasında meydana gelmektedir.
Nebula olarak bilinen bazı yıldızların çevresinde bulunan bulut görünümündeki yapılar da doğal plazma örnekleridir.
|
|
