プラズマの基礎知識

物質は、分子が集まって構成されています。

そして物質中の分子は気体、液体、固体などのエネルギーを持っています。

つまり、相互に衝突しながら運動しています。

気体の温度が高くなると、水の分子は水素原子や酸素原子が散らばります。

温度を上げすぎると、原子同士が高いエネルギーで互いに激しく衝突するので、

原子から電子が飛び出します（残りは、正の電荷を持つイオンです）。

さらに気体の電離（原子や分子が電子とイオンに分かれる現象です）は、

気体中にエネルギーを持つ電子が打ち込まれた場合や光によって発生します。

プラズマの基礎知識について

プラズマは、第4の物質です。

中性の気体中で電離が生じても、電子の負電荷数と

イオンの正電荷数が釣り合っている時に気体全体として中世のままである状態の物質です。

つまり、水（液体です）、氷（固体です）、

水蒸気（気体です）、第4の物質（プラズマです）です。

 

プラズマの中は、プラズマ粒子間の衝突によって電離にまで至らなくても

内部エネルギーの高い励起された粒子が多く存在しています。

そして、短い波長（X線です）や電磁波（赤外線です）を放出します。

現在は、蛍光灯やネオンサインなどの照明として活用されています。

主にプラズマの種類について

①太陽

太陽の表面温度は、約6000℃（度です）程度です。

中心部は、1400万℃程度です。

広範囲の波長の光と放射線を宇宙空間に放射しています。

さらに、表面から太陽風（プラズマの風です）が吹き出しています。

核融合同士を融合する為には、激しい衝突を頻繁に発生させる必要があります。

水素（Hです）の原子核が反応過程を経て、

ヘリウム（Heです）の原子核に変わります（核融合反応です）。

つまり、高温・高密度な水素プラズマ生成が自然に成立しています。

 

②稲妻

雷で発生します。

電気を帯びた雲と地表の間の高電圧によって、

大気中にわずかに存在する自由電子から電子が雪崩的に電離を生みます。

つまり、気体に高い電圧が入ってプラズマが発生します。

気体の絶縁体として性質が破壊されて電流が流れる気体放電が起きます。

電流路に沿って導電体プラズマが生成されます。

 

③オーロラ

太陽風の中の自由電子が地球磁場として北極や南極に達します。

大気中に突入して空気の分子に衝突する事で発光します。

つまり、太陽風（電子です）が大気中の窒素や酸素と衝突して、

原子や分子のエネルギーを高めた励起現象です。

短期間で元の状態に戻る時に余ったエネルギーを光として放出する事で発生します。

 

④アーク・ジェット

熱いプラズマを生成できます（熱源として活用できます）。

減圧した気体放電でプラズマを構成する

粒子の内電子の温度だけが高い非平衡なプラズマができます。

つまり、エネルギーが高い電子がプラズマ中に化学的に活性な粒子を豊富に生産します。

プラズマエネルギーの生産について

核融合を地上で行うには、高温・高密度なプラズマを

一定の領域に一定時間閉じ込めておく必要があります。

核融合で発生するエネルギーの1部がプラズマに付与されて、高温状態を維持します。

持続的に核融合反応が起こる状態が作ります。

ちなみに核融合は、太陽や恒星のエネルギー源です。