طبقة مزدوجة (فيزياء البلازما)

الطبقة المزدوجة هي بنية في البلازما تتكون من طبقتين متوازيتين من الشحنة الكهربائية المتعاكسة. تنتج صفائح الشحنة، التي ليست بالضرورة مستوية، انحرافات موضعية للجهد الكهربي ، مما يؤدي إلى وجود مجال كهربائي قوي نسبيًا بين الطبقات وحقول تعويضية أضعف ولكنها أكثر اتساعًا في الخارج، والتي تستعيد الجهد الكهربي الشامل. [1] يتم تسريع الأيونات والإلكترونات داخل الطبقة المزدوجة أو تباطؤها أو انحرافها بواسطة المجال الكهربائي، اعتمادًا على اتجاه حركتها.

يمكن إنشاء طبقات مزدوجة في أنابيب التفريغ ، حيث يتم توفير الطاقة المستدامة داخل الطبقة لتسريع الإلكترون بواسطة مصدر طاقة خارجي. يُزعم أنه تم ملاحظة الطبقات المزدوجة في الشفق القطبي ويتم استدعاؤها في التطبيقات الفيزيائية الفلكية . وبالمثل، تتطلب الطبقة المزدوجة في منطقة الشفق القطبي بعض المحركات الخارجية لإنتاج تسريع الإلكترون.

الطبقات المزدوجة الكهروستاتيكية شائعة بشكل خاص في البلازما الحاملة للتيار، وهي رقيقة جدًا (عادةً عشرات أطوال ديباي )، مقارنة بأحجام البلازما التي تحتوي عليها. الأسماء الأخرى للطبقة المزدوجة هي الطبقة المزدوجة الكهروستاتيكية، والطبقة المزدوجة الكهربائية، وطبقات البلازما المزدوجة. تم تطبيق مصطلح "الصدمة الكهروستاتيكية" في الغلاف المغناطيسي على المجالات الكهربائية الموجهة بزاوية مائلة إلى المجال المغناطيسي بطريقة تجعل المجال الكهربائي العمودي أقوى بكثير من المجال الكهربائي الموازي، [2] [3] في فيزياء الليزر، تسمى الطبقة المزدوجة أحيانًا مجالًا كهربائيًا ثنائي القطب. [4]

ترتبط الطبقات المزدوجة مفهوميًا بمفهوم "الغمد" ( انظر غمد ديباي ). يقدم تورفين مراجعة مبكرة للطبقات المزدوجة من التجارب المعملية والمحاكاة. [5]

تصنيف

تكوين طبقة مزدوجة. يتطلب تكوين طبقة مزدوجة انتقال الإلكترونات بين منطقتين متجاورتين (الشكل 1، أعلى) مما يتسبب في فصل الشحنات. قد ينتج عن ذلك اختلال في التوازن الكهروستاتيكي (الشكل 2، أسفل)

يمكن تصنيف الطبقات المزدوجة بالطرق التالية:

  • الطبقات المزدوجة الضعيفة والقوية . يتم التعبير عن قوة الطبقة المزدوجة كنسبة الانخفاض المحتمل مقارنة بالطاقة الحرارية المكافئة للبلازما ، أو مقارنة بطاقة الكتلة الساكنة للإلكترونات . يقال أن الطبقة المزدوجة قوية إذا كان الانخفاض المحتمل داخل الطبقة أكبر من الطاقة الحرارية المكافئة لمكونات البلازما . [6]
  • الطبقات المزدوجة النسبية أو غير النسبية . [7] يقال إن الطبقة المزدوجة نسبية إذا كان الانخفاض المحتمل داخل الطبقة مماثلاً لطاقة الكتلة الساكنة (~512 كيلو إلكترون فولت) للإلكترون. يمكن العثور على طبقات مزدوجة من هذه الطاقة في التجارب المعملية. تكون كثافة الشحنة منخفضة بين منطقتي الجهد المتعارضتين والطبقة المزدوجة مماثلة لتوزيع الشحنة في المكثف في هذا الصدد.
  • الطبقات المزدوجة الحاملة للتيار قد تتولد هذه الطبقات المزدوجة نتيجة لعدم استقرار البلازما التي يحركها التيار والتي تعمل على تضخيم الاختلافات في كثافة البلازما. ومن الأمثلة على هذه عدم الاستقرار عدم استقرار فارلي-بونمان ، والذي يحدث عندما تتجاوز سرعة تدفق الإلكترونات (في الأساس كثافة التيار مقسومة على كثافة الإلكترون) السرعة الحرارية للإلكترون في البلازما. ويحدث ذلك في البلازما التصادمية التي تحتوي على مكون محايد، ويتحرك بواسطة تيارات الانجراف. [ بحاجة لمصدر ]
  • الطبقات المزدوجة الخالية من التيار تحدث هذه الطبقات عند الحدود بين مناطق البلازما ذات خصائص البلازما المختلفة. قد يكون للبلازما درجة حرارة إلكترون وسرعة حرارية أعلى على أحد جانبي طبقة الحدود مقارنة بالجانب الآخر. وقد ينطبق نفس الشيء على كثافات البلازما. قد تمكن الجسيمات المشحونة المتبادلة بين المناطق من الحفاظ على الاختلافات المحتملة بينها محليًا. ستكون كثافة الشحنة الإجمالية، كما هو الحال في جميع الطبقات المزدوجة، محايدة.

سيتم تحييد الخلل المحتمل عن طريق هجرة الإلكترون (1 و3) والأيون (2 و4)، ما لم يتم دعم تدرجات الجهد من خلال مصدر طاقة خارجي. في معظم حالات المختبر، على عكس ظروف الفضاء الخارجي ، قد تنشأ الجسيمات المشحونة بشكل فعال داخل الطبقة المزدوجة، عن طريق التأين عند الأنود أو الكاثود ، ويتم دعمها.

يوضح الشكل الاضطراب الموضعي للجهد الناتج عن طبقة مزدوجة مثالية تتكون من قرصين مشحونين بشحنتين متعاكستين. يكون الاضطراب مساويًا للصفر على مسافة من الطبقة المزدوجة في كل اتجاه. [8]

إذا واجه جسيم مشحون وارد، مثل إلكترون قطبي راسب، مثل هذا الهيكل الساكن أو شبه الساكن في الغلاف المغناطيسي، بشرط أن تتجاوز طاقة الجسيم نصف فرق الجهد الكهربائي داخل الطبقة المزدوجة، فسوف يمر دون أي تغيير صافٍ في الطاقة. الجسيمات الواردة ذات الطاقة الأقل من ذلك لن تتعرض أيضًا لأي تغيير صافٍ في الطاقة ولكنها ستخضع لانحراف إجمالي أكبر.

يمكن تحديد أربع مناطق مميزة من الطبقة المزدوجة، والتي تؤثر على الجسيمات المشحونة التي تمر من خلالها أو داخلها:

  1. جانب الجهد الإيجابي للطبقة المزدوجة حيث تتسارع الإلكترونات نحوه؛
  2. إمكانية موجبة داخل الطبقة المزدوجة حيث يتم إبطاء الإلكترونات؛
  3. جهد سلبي داخل الطبقة المزدوجة حيث يتم إبطاء الإلكترونات؛ و
  4. الجانب السلبي المحتمل للطبقة المزدوجة حيث يتم تسريع الإلكترونات.

تميل الطبقات المزدوجة إلى أن تكون مؤقتة في الغلاف المغناطيسي، حيث سيتم تحييد أي خلل في التوازن في الشحنة، ما لم يكن هناك مصدر خارجي مستدام للطاقة للحفاظ عليها كما هو الحال في الظروف المختبرية.

آليات التكوين

تعتمد تفاصيل آلية التكوين على بيئة البلازما (على سبيل المثال الطبقات المزدوجة في المختبر، الغلاف الأيوني ، الرياح الشمسية ، الاندماج النووي ، إلخ). وقد تضمنت الآليات المقترحة لتكوينها ما يلي:

  • 1971: بين البلازما ذات درجات الحرارة المختلفة [9] [10]
  • 1976: في البلازما المعملية [11]
  • 1982: انقطاع التيار المحايد [12]
  • 1983: حقن تيار إلكتروني غير محايد في بلازما باردة [13]
  • 1985: زيادة كثافة التيار في البلازما [14]
  • 1986: في عمود التراكم لنجم نيوتروني [15]
  • 1986: عن طريق الضغط في مناطق البلازما الكونية [16]
  • 1987: في البلازما المقيدة بمرآة مغناطيسية [17]
  • 1988: بواسطة التفريغ الكهربائي [18]
  • 1988: عدم الاستقرار الناجم عن التيار (طبقات مزدوجة قوية) [19]
  • 1988: حزم الإلكترونات التي تقذفها المركبات الفضائية [20]
  • 1989: من موجات الصدمة في البلازما [21]
  • 2000: إشعاع الليزر [22]
  • 2002: عندما تصادف التيارات المحاذية للمجال المغناطيسي تجاويف الكثافة [23]
  • 2003: من خلال رصد البلازما على الجانب المظلم من سطح القمر. انظر الصورة.

المميزات والخصائص

تم تأكيد التنبؤ بوجود طبقة مزدوجة للقمر [24] في عام 2003. [25] في الظل، يتم شحن القمر سلبًا في الوسط بين الكواكب. [26]
  • السُمك : يتطلب إنتاج طبقة مزدوجة مناطق ذات فائض كبير من الشحنة الموجبة أو السالبة، أي حيث يتم انتهاك الحياد شبه الكامل . وبشكل عام، لا يمكن انتهاك الحياد شبه الكامل إلا على مقاييس طول ديباي . يبلغ سمك الطبقة المزدوجة حوالي عشرة أطوال ديباي، أي بضعة سنتيمترات في الغلاف الأيوني ، وبضعة عشرات الأمتار في الوسط بين الكواكب ، وعشرات الكيلومترات في الوسط بين المجرات . [ بحاجة لمصدر ]
  • توزيع الجهد الكهروستاتيكي : كما هو موضح في تصنيف الطبقة المزدوجة أعلاه، هناك فعليًا أربع مناطق مميزة من الطبقة المزدوجة حيث يتم تسريع أو إبطاء الجسيمات المشحونة الواردة على طول مسارها. داخل الطبقة المزدوجة، تميل توزيعات الشحنة المتعارضة إلى أن تصبح محايدة بواسطة حركة الجسيمات المشحونة الداخلية.
  • تدفق الجسيمات : بالنسبة للطبقات المزدوجة غير النسبية التي تحمل التيار، تحمل الإلكترونات معظم التيار. تنص حالة لانجموير على أن نسبة الإلكترون وتيار الأيون عبر الطبقة تعطى بالجذر التربيعي لنسبة كتلة الأيونات إلى الإلكترونات. [27] بالنسبة للطبقات المزدوجة النسبية، تكون نسبة التيار 1؛ أي أن التيار يحمله الإلكترونات والأيونات بالتساوي.
  • إمداد الطاقة : إن انخفاض الجهد اللحظي عبر طبقة مزدوجة تحمل تيارًا يتناسب مع التيار الكلي، وهو مماثل لذلك عبر عنصر مقاوم (أو حمل)، والذي يبدد الطاقة في الدائرة الكهربائية. لا تستطيع الطبقة المزدوجة توفير الطاقة الصافية بمفردها.
  • الاستقرار : قد تكون الطبقات المزدوجة في البلازما المعملية مستقرة أو غير مستقرة اعتمادًا على نظام المعلمات. [28] قد تحدث أنواع مختلفة من عدم الاستقرار، والتي تنشأ غالبًا بسبب تكوين حزم من الأيونات والإلكترونات. تكون الطبقات المزدوجة غير المستقرة صاخبة بمعنى أنها تنتج تذبذبات عبر نطاق تردد واسع. قد يؤدي نقص استقرار البلازما أيضًا إلى تغيير مفاجئ في التكوين يُشار إليه غالبًا باسم الانفجار (ومن ثم انفجار الطبقة المزدوجة ). في أحد الأمثلة، تتوسع المنطقة المحاطة بالطبقة المزدوجة وتتطور بسرعة. [29] تم اكتشاف انفجار من هذا النوع لأول مرة في مقومات قوس الزئبق المستخدمة في خطوط نقل التيار المستمر عالية الطاقة، حيث لوحظ أن انخفاض الجهد عبر الجهاز زاد بعدة أوامر من حيث الحجم. قد تنجرف الطبقات المزدوجة أيضًا، عادةً في اتجاه شعاع الإلكترون المنبعث ، وفي هذا الصدد هي نظائر طبيعية للمغنطرون الأملس [ 30]
  • البلازما الممغنطة : يمكن أن تتكون طبقات مزدوجة في كل من البلازما الممغنطة وغير الممغنطة.
  • الطبيعة الخلوية : في حين أن الطبقات المزدوجة رقيقة نسبيًا، فإنها ستنتشر على كامل السطح المتقاطع لحاوية المختبر. وبالمثل، حيث تتمتع مناطق البلازما المتجاورة بخصائص مختلفة، ستتشكل طبقات مزدوجة وتميل إلى تكوين خلايا في المناطق المختلفة. [31]
محرك تأثير هول . قد تكون المجالات الكهربائية المستخدمة في محركات البلازما (وخاصة محرك Helicon Double Layer Thruster ) في شكل طبقتين. [32]
  • نقل الطاقة : يمكن للطبقات المزدوجة تسهيل نقل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حركية، dW/dt=I•ΔV حيث I هو التيار الكهربائي الذي يبدد الطاقة في طبقة مزدوجة بانخفاض جهد ΔV. يشير ألففين إلى أن التيار قد يتكون حصريًا من جزيئات منخفضة الطاقة. [33] افترض تورفين وآخرون أن البلازما قد تنقل تلقائيًا الطاقة المخزنة مغناطيسيًا إلى طاقة حركية بواسطة طبقات مزدوجة كهربائية. [34] ومع ذلك، لم يتم تقديم أي آلية موثوقة لإنتاج مثل هذه الطبقات المزدوجة. يمكن أن توفر محركات الأيونات حالة أكثر مباشرة لنقل الطاقة من إمكانات متعارضة في شكل طبقات مزدوجة ينتجها مجال كهربائي خارجي.
  • الطبقة المزدوجة المائلة : تحتوي الطبقة المزدوجة المائلة على حقول كهربائية غير موازية للمجال المغناطيسي المحيط؛ أي أنها ليست محاذية للمجال.
  • المحاكاة : يمكن إنشاء نماذج طبقتين باستخدام نماذج حاسوبية حركية مثل محاكاة الجسيمات داخل الخلية (PIC). وفي بعض الحالات، يتم التعامل مع البلازما باعتبارها أحادية أو ثنائية الأبعاد بشكل أساسي لتقليل التكلفة الحسابية للمحاكاة.
  • معيار بوم : لا يمكن لطبقة مزدوجة أن توجد في كل الظروف. ولإنتاج مجال كهربائي يتلاشى عند حدود الطبقة المزدوجة، ينص معيار الوجود على وجود حد أقصى لدرجة حرارة البلازما المحيطة. وهذا هو ما يسمى بمعيار بوم. [35]
  • القياس البيوفيزيائي : تم استخدام نموذج الطبقات المزدوجة للبلازما للتحقيق في إمكانية تطبيقها على فهم نقل الأيونات عبر الأغشية الخلوية البيولوجية. [36] لاحظ الباحثون البرازيليون أن "مفاهيم مثل حياد الشحنة وطول ديباي والطبقة المزدوجة مفيدة جدًا لشرح الخصائص الكهربائية للغشاء الخلوي ." [37] لاحظ عالم فيزياء البلازما هانز ألففين أيضًا ارتباط الطبقات المزدوجة بالبنية الخلوية، [38] كما فعل إيرفينج لانجموير من قبله، الذي صاغ مصطلح "البلازما" بعد تشابهها مع خلايا الدم. [39]

تاريخ

في البلازما منخفضة الكثافة، قد تتراكم مناطق الشحنة الفضائية الموضعية قطرات جهد كبيرة على مسافات تصل إلى عشرات أطوال ديباي. وقد أطلق على هذه المناطق اسم الطبقات الكهربائية المزدوجة . والطبقة الكهربائية المزدوجة هي أبسط توزيع للشحنة الفضائية يعطي انخفاضًا في الجهد في الطبقة وحقلًا كهربائيًا متلاشيًا على كل جانب من جوانب الطبقة. وفي المختبر، تمت دراسة الطبقات المزدوجة لمدة نصف قرن، لكن أهميتها في البلازما الكونية لم يتم الاعتراف بها بشكل عام.

—  هانيس ألفين ، [40]
مجموعة من الطبقات المزدوجة تتشكل في موجة ألففين ، على بعد سدس المسافة من اليسار. انقر لمزيد من التفاصيل

كان من المعروف بالفعل في عشرينيات القرن العشرين أن البلازما لها قدرة محدودة على صيانة التيار، وقد وصف إيرفينج لانجموير [41] الطبقات المزدوجة في المختبر وأطلق على هذه الهياكل اسم الأغلفة المزدوجة. وفي الخمسينيات من القرن العشرين بدأت دراسة شاملة للطبقات المزدوجة في المختبر. [42] ولا تزال العديد من المجموعات تعمل على هذا الموضوع نظريًا وتجريبيًا وعدديًا. وقد اقترح لأول مرة هانز ألفين (مطور علم الهيدروديناميكية المغناطيسية من التجارب المعملية) أن الأضواء القطبية أو الشفق القطبي تنشأ عن الإلكترونات المتسارعة في الغلاف المغناطيسي للأرض. [43] لقد افترض أن الإلكترونات تتسارع كهروستاتيكيًا بواسطة مجال كهربائي موضعي في حجم صغير محاط بمنطقتين مشحونتين، وأن ما يسمى بالطبقة المزدوجة من شأنه أن يسرع الإلكترونات نحو الأرض. ومنذ ذلك الحين، تم اقتراح آليات أخرى تنطوي على تفاعلات الموجة والجسيمات باعتبارها ممكنة، من دراسات مكانية وزمنية واسعة النطاق في الموقع لخصائص الجسيمات الشفقية . [44]

تم إجراء العديد من التحقيقات على الغلاف المغناطيسي والمناطق الشفقية باستخدام الصواريخ والأقمار الصناعية. اكتشف ماكلوين من رحلة صاروخية في عام 1960 أن طيف طاقة الإلكترونات الشفقية أظهر ذروة كان يُعتقد آنذاك أنها حادة للغاية بحيث لا يمكن إنتاجها من خلال عملية عشوائية، مما يشير، بالتالي، إلى أن عملية منظمة كانت مسؤولة. [45] تم الإبلاغ في عام 1977 عن اكتشاف الأقمار الصناعية لتوقيع طبقات مزدوجة كصدمات كهروستاتيكية في الغلاف المغناطيسي. [46] تم الحصول على مؤشرات للحقول الكهربائية الموازية لخطوط المجال المغناطيسي الأرضي بواسطة القمر الصناعي فايكنج، [47] الذي يقيس هياكل الجهد التفاضلي في الغلاف المغناطيسي باستخدام مجسات مثبتة على أذرع بطول 40 مترًا. قامت هذه المجسات بقياس كثافة الجسيمات المحلية وفرق الجهد بين نقطتين تفصل بينهما 80 مترًا. تم قياس انحرافات الجهد غير المتماثلة فيما يتعلق بـ 0 فولت، وتفسيرها على أنها طبقة مزدوجة ذات جهد صافٍ داخل المنطقة. تتميز الطبقات المغناطيسية المزدوجة عادة بقوة (حيث يُفترض أن تكون درجة حرارة الإلكترون في النطاق ) وبالتالي فهي ضعيفة. تميل سلسلة من هذه الطبقات المزدوجة إلى الاندماج، تمامًا مثل سلسلة من المغناطيسات الشريطية، والتبدد، حتى داخل البلازما المخففة. لم يتم تفسير كيف يمكن لأي توزيع شحنة موضعي إجمالي في شكل طبقات مزدوجة أن يوفر مصدرًا للطاقة للإلكترونات الشفقية المترسبة في الغلاف الجوي.

اقترح تفسير بيانات مركبة الفضاء FAST وجود طبقات مزدوجة قوية في منطقة تسارع الشفق القطبي. [48] كما تم الإبلاغ عن طبقات مزدوجة قوية في منطقة التيار الهابط بواسطة أندرسون وآخرون. [49] تم استنتاج أن المجالات الكهربائية المتوازية ذات السعات التي تصل إلى ما يقرب من 1 فولت / متر محصورة في طبقة رقيقة يبلغ طولها حوالي 10 ديباي. ويذكر أن الهياكل تحركت "بسرعة صوتية أيونية تقريبًا في اتجاه الإلكترونات المتسارعة، أي عكس اتجاه الأرض". وهذا يثير تساؤلاً حول الدور الذي قد تلعبه الطبقات المزدوجة، إن وجد، في تسريع الإلكترونات الشفقية التي تترسب إلى أسفل في الغلاف الجوي من الغلاف المغناطيسي. [50] كما تم العثور على طبقات مزدوجة في الغلاف المغناطيسي للأرض بواسطة بعثات الفضاء Cluster و MMS . [51] [52]

نادرًا ما تم النظر في أو تحليل الدور المحتمل لإلكترونات الترسيب من 1 إلى 10 كيلو فولت في توليد مثل هذه الطبقات المزدوجة أو المجالات الكهربائية المرصودة. وبالمثل، نادرًا ما يتم تناول السؤال العام حول كيفية توليد مثل هذه الطبقات المزدوجة من مصدر بديل للطاقة، أو ما قد يكون التوزيع المكاني للشحنة الكهربائية لإنتاج تغييرات صافية في الطاقة. في ظل ظروف المختبر، يتوفر مصدر طاقة خارجي.

في المختبر، يمكن إنشاء طبقات مزدوجة في أجهزة مختلفة. يتم التحقيق فيها في آلات البلازما المزدوجة، وآلات البلازما الثلاثية، وآلات Q. تتفق هياكل الجهد الثابت التي يمكن قياسها في هذه الآلات بشكل جيد للغاية مع ما يتوقعه المرء من الناحية النظرية. يمكن رؤية مثال على طبقة مزدوجة مختبرية في الشكل أدناه، المأخوذ من Torvén و Lindberg (1980)، حيث يمكننا أن نرى مدى تحديد وحصر انخفاض الجهد لطبقة مزدوجة في آلة بلازما مزدوجة. أحد الجوانب المثيرة للاهتمام في التجربة التي أجراها Torvén و Lindberg (1980) [53] هو أنهم لم يقيسوا بنية الجهد في آلة البلازما المزدوجة فحسب، بل وجدوا أيضًا مجالات كهربائية متقلبة عالية التردد عند جانب الجهد العالي للطبقة المزدوجة (كما هو موضح في الشكل). ربما ترجع هذه التقلبات إلى تفاعل الشعاع والبلازما خارج الطبقة المزدوجة، مما يثير اضطراب البلازما. تتوافق ملاحظاتهم مع التجارب التي أجراها فولويرك (1993) على الإشعاع الكهرومغناطيسي المنبعث من الطبقات المزدوجة في آلة البلازما المزدوجة، [54] والذي لاحظ أيضًا الإشعاع من الطبقة المزدوجة نفسها.

تبلغ قوة هذه التقلبات حدها الأقصى حول تردد البلازما للبلازما المحيطة. وقد تم الإبلاغ لاحقًا عن أن التقلبات الكهروستاتيكية عالية التردد بالقرب من الطبقة المزدوجة يمكن أن تتركز في منطقة ضيقة، تسمى أحيانًا ارتفاع التردد العالي. [55] بعد ذلك، لوحظ ظهور كل من الانبعاثات الراديوية، بالقرب من تردد البلازما، وموجات الصافرة بترددات أقل بكثير من هذه المنطقة. [56] لوحظت هياكل موجة صافرة مماثلة مع حزم الإلكترون بالقرب من قمر زحل إنسيلادوس ، [57] مما يشير إلى وجود محتمل لطبقة مزدوجة على ارتفاع أقل.

من التطورات الحديثة في التجارب التي أجريت على الطبقات المزدوجة في المختبرات دراسة ما يسمى بالطبقات المزدوجة المتدرجة. وقد لوحظ أن الانخفاض المحتمل في عمود البلازما يمكن تقسيمه إلى أجزاء مختلفة. إن الانتقالات من طبقة مزدوجة واحدة إلى طبقات مزدوجة ذات خطوتين أو ثلاث خطوات أو أكثر حساسة بشدة للظروف الحدودية للبلازما. [ بحاجة لمصدر ]

على عكس التجارب التي تُجرى في المختبر، فإن مفهوم الطبقات المزدوجة في الغلاف المغناطيسي، وأي دور لها في خلق الشفق القطبي، يعاني من عدم وجود مصدر ثابت للطاقة حتى الآن. ومع ذلك، قد تشير الخاصية المحتملة الكهربائية للطبقات المزدوجة إلى أن تلك التي لوحظت في منطقة الشفق القطبي هي نتاج ثانوي لترسب الإلكترونات التي تم تنشيطها بطرق أخرى، مثل الموجات الكهروستاتيكية. اقترح بعض العلماء دورًا للطبقات المزدوجة في التوهجات الشمسية. [58] [59] إن إثبات مثل هذا الدور بشكل غير مباشر أصعب من التحقق من افتراض الطبقات المزدوجة كمسرعات للإلكترونات الشفقية داخل الغلاف المغناطيسي للأرض. وقد أثيرت أسئلة جدية حول دورها حتى هناك. [60]

الحواشي

  1. ^ جوس، ج. (1951). الفيزياء النظرية . لندن وجلاسكو: بلاكي آند صن المحدودة، ص 271.
  2. ^ http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-bib_query?bibcode=1987dla..conf..295 [ رابط معطل ]
  3. ^ Block, LP (1978). "مراجعة طبقتين (ورقة مخصصة للأستاذ هانيس ألففين بمناسبة عيد ميلاده السبعين، 30 مايو 1978)". الفيزياء الفلكية وعلوم الفضاء . 55 (1): 59. رمز Bibcode :1978Ap&SS..55...59B. doi :10.1007/BF00642580. S2CID  122977170.
  4. ^ بولجاكوفا، ناديزدا م.؛ بولجاكوف، ألكسندر ف.؛ بوبرينوك، أوليج ف. (2000) . "تأثيرات الطبقة المزدوجة في أعمدة البلازما الناتجة عن الاستئصال بالليزر". المراجعة الفيزيائية 62 (4): 5624–35. رمز Bibcode :2000PhRvE..62.5624B. doi :10.1103/PhysRevE.62.5624. PMID  11089121.
  5. ^ Torvén, S (1976). "تكوين الطبقات المزدوجة في البلازما المعملية". مكتبة الفيزياء الفلكية وعلوم الفضاء . 74 : 109. Bibcode :1979wisp.proc..109T. doi :10.1007/978-94-009-9500-0_9. ISBN 978-94-009-9502-4.
  6. ^ ياماموتو، تاكاشي؛ كان، جيه آر (1985). "تكوين طبقة مزدوجة بسبب حقن التيار". علوم الكواكب والفضاء . 33 (7): 853-861. رمز Bibcode :1985P&SS...33..853Y. doi :10.1016/0032-0633(85)90040-6.
  7. ^ كارلكفيست، ب. (1982). "حول فيزياء الطبقات المزدوجة النسبية". الفيزياء الفلكية وعلوم الفضاء . 87 (1-2): 21. رمز Bibcode :1982Ap&SS..87...21C. doi :10.1007/bf00648904. S2CID  123205274.
  8. ^ براينت، دي إيه (1998). التسارع في الشفق القطبي وما بعده. ص 12. رقم ISBN 9780750305334.
  9. ^ Hultqvist, Bengt (1971). "حول إنتاج مجال كهربائي محاذي للمجال المغناطيسي من خلال التفاعل بين البلازما المغناطيسية الساخنة والغلاف الأيوني البارد". علوم الكواكب والفضاء . 19 (7): 749-759. رمز Bibcode :1971P&SS...19..749H. doi :10.1016/0032-0633(71)90033-X.
  10. ^ إيشيجورو، س.؛ كاميمورا، ت.؛ ساتو، ت. (1985). "تكوين طبقة مزدوجة ناتج عن الاتصال بين بلازما ذات درجات حرارة مختلفة". فيزياء الموائع . 28 (7): 2100. رمز Bibcode :1985PhFl...28.2100I. doi :10.1063/1.865390.
  11. ^ Torven, S (1976). "تكوين الطبقات المزدوجة في البلازما المعملية". مكتبة الفيزياء الفلكية وعلوم الفضاء . 74 : 109. Bibcode :1979wisp.proc..109T. doi :10.1007/978-94-009-9500-0_9. ISBN 978-94-009-9502-4.
  12. ^ Stenzel, RL; Gekelman, W.; Wild, N. (1982). "تكوين طبقة مزدوجة أثناء انقطاع التيار في تجربة إعادة الاتصال". Geophysical Research Letters . 9 (6): 680. Bibcode :1982GeoRL...9..680S. doi :10.1029/GL009i006p00680.
  13. ^ Thiemann, H.; Singh, N.; Schunk, RW (1983). "تكوين الإمكانات على شكل حرف V". برامج الصواريخ والبالونات الأوروبية والأبحاث ذات الصلة : 269. Bibcode :1983ESASP.183..269T.
  14. ^ ياماموتو، تاكاشي؛ كان، جيه آر (1985). "تكوين طبقة مزدوجة بسبب حقن التيار". علوم الكواكب والفضاء . 33 (7): 853-861. رمز Bibcode :1985P&SS...33..853Y. doi :10.1016/0032-0633(85)90040-6.
  15. ^ ويليامز، إيه سي؛ وايسكوف، إم سي؛ إلسنر، آر إف؛ داربرو، دبليو؛ ساذرلاند، بي جي (1986). "التراكم على النجوم النيوترونية مع وجود طبقة مزدوجة". مجلة الفيزياء الفلكية . 305 : 759. رمز Bibcode :1986ApJ...305..759W. doi :10.1086/164289.
  16. ^ بيرات، أنتوني إل. (1986). "تطور الكون البلازمي. الأول. المجرات الراديوية المزدوجة، والنجوم الزائفة، والنفاثات خارج المجرة". معاملات معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات في علوم البلازما . 14 : 639. رمز Bibcode : 1986ITPS...14..639P. doi : 10.1109/TPS.1986.4316615. S2CID  30767626.
  17. ^ لينارتسون، دبليو. (1987). "بعض جوانب تكوين الطبقة المزدوجة في البلازما المقيدة بمرآة مغناطيسية". الطبقات المزدوجة في الفيزياء الفلكية : 275. رمز Bibcode :1987NASCP2469..275L.
  18. ^ ليندبرج، لينارت (1988). "ملاحظات حول انتشار الطبقات المزدوجة في تفريغ التيار العالي". الفيزياء الفلكية وعلوم الفضاء . 144 (1-2): 3-13. رمز Bibcode :1988Ap&SS.144....3L. doi :10.1007/BF00793169. S2CID  117060217.
  19. ^ رادو ، مايكل أ. راسموسن، ج. جول (1988). “الجوانب الديناميكية للطبقات المزدوجة الكهروستاتيكية”. الفيزياء الفلكية وعلوم الفضاء . 144 (1–2): 43. بيب كود :1988Ap&SS.144...43R. دوى :10.1007/BF00793172. S2CID  120316850.
  20. ^ سينغ، ناجيندرا؛ هوانج، كانساس (1988). "هياكل الجهد الكهربائي وانتشار حزم الإلكترونات المحقونة من مركبة فضائية إلى بلازما". مجلة البحوث الجيوفيزيائية . 93 (أ9): 10035. رمز Bibcode :1988JGR....9310035S. doi :10.1029/JA093iA09p10035.
  21. ^ Lembege, B.; Dawson, JM (1989). "تكوين طبقات مزدوجة داخل صدمة غير مائلة بدون تصادم". Physical Review Letters . 62 (23): 2683–2686. Bibcode :1989PhRvL..62.2683L. doi :10.1103/PhysRevLett.62.2683. PMID  10040061.
  22. ^ بولجاكوفا، ناديزدا م.؛ بولجاكوف، ألكسندر ف.؛ بوبرينوك، أوليج ف. (2000) . "تأثيرات الطبقة المزدوجة في أعمدة البلازما الناتجة عن الاستئصال بالليزر". المراجعة الفيزيائية 62 (4): 5624–35. رمز Bibcode :2000PhRvE..62.5624B. doi :10.1103/PhysRevE.62.5624. PMID  11089121.
  23. ^ سينغ، ناجيندرا (2002). "التكوين التلقائي للطبقات المزدوجة المدفوعة بالتيار في حالات استنزاف الكثافة وأهميتها لموجات ألفين المنعزلة". رسائل البحوث الجيوفيزيائية . 29 (7): 51. رمز Bibcode :2002GeoRL..29.1147S. doi :10.1029/2001gl014033. S2CID  119750076.
  24. ^ بوريسوف، ن.؛ مول، يو. (2002). "بنية الطبقة المزدوجة خلف القمر". مجلة فيزياء البلازما . 67 (4): 277-299. رمز Bibcode :2002JPlPh..67..277B. doi :10.1017/s0022377802001654. S2CID  124908517.
  25. ^ Halekas, JS; Lin, RP; Mitchell, DL (2003). "استنتاج ارتفاع مقياس الطبقة المزدوجة للجانب الليلي القمري" (PDF) . رسائل البحوث الجيوفيزيائية . 30 (21): 2117. رمز Bibcode :2003GeoRL..30.2117H. doi :10.1029/2003GL018421. S2CID  121743325.
  26. ^ Halekas, JS; Mitchell, DL; Lin, RP; Hood, LL; Acuña, MH; Binder, AB (2002). "دليل على الشحن السلبي لسطح القمر في الظل". رسائل البحوث الجيوفيزيائية . 29 (10): 1435. Bibcode :2002GeoRL..29.1435H. doi :10.1029/2001GL014428. hdl : 10150/623417 . S2CID  54753205.
  27. ^ "1978Ap&SS..55...59B صفحة 60".
  28. ^ Torvén, S (1982). "طبقات مزدوجة عالية الجهد في عمود بلازما ممغنط". مجلة الفيزياء د: الفيزياء التطبيقية . 15 (10): 1943–1949. Bibcode :1982JPhD...15.1943T. doi :10.1088/0022-3727/15/10/012. S2CID  250874820.
  29. ^ سونغ، ب؛ أنجيلو، ن. د؛ ميرلينو، ر. ل. (1992). "استقرار طبقة كروية مزدوجة ناتجة عن التأين". مجلة الفيزياء د: الفيزياء التطبيقية . 25 (6): 938-941. رمز Bibcode : 1992JPhD...25..938S. doi : 10.1088/0022-3727/25/6/006. S2CID  250845364.
  30. ^ http://scitation.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=JAPIAU000037000007002598000001&idtype=cvips&gifs=yes [ رابط معطل ‍ ]
  31. ^ ألفين، هـ. (1982). "التحول النموذجي في فيزياء البلازما الكونية". فيزيكا سكريبتا . 2 : 10-19. رمز Bibcode : 1982PhST....2...10A. doi : 10.1088/0031-8949/1982/T2A/002. S2CID  250752052.
  32. ^ انظر "دراسة Helicon Double Layer Thruster [ رابط ميت دائم ‍ ] "، وكالة الفضاء الأوروبية؛ "ESA تتسارع نحو محرك فضائي جديد" (2005)
  33. ^ ألففين، هـ.؛ كارلكفيست، ب. (1978). "السحب بين النجوم وتكوين النجوم". الفيزياء الفلكية وعلوم الفضاء . 55 (2): 487-509. رمز Bibcode :1978Ap&SS..55..487A. doi :10.1007/BF00642272. S2CID  122687137.
  34. ^ Torvén, S; Lindberg, L; Carpenter, RT (1985). "النقل التلقائي للطاقة المخزنة مغناطيسيًا إلى طاقة حركية بواسطة طبقات مزدوجة كهربائية". Plasma Phys. Control. Fusion . 27 (2): 143–158. Bibcode :1985PPCF...27..143T. doi :10.1088/0741-3335/27/2/005. S2CID  250863148.
  35. ^ رادو ، مايكل أ. راسموسن، ج. جول (1988). “الجوانب الديناميكية للطبقات المزدوجة الكهروستاتيكية”. الفيزياء الفلكية وعلوم الفضاء . 144 (1–2): 43. بيب كود :1988Ap&SS.144...43R. دوى :10.1007/BF00793172. S2CID  120316850.
  36. ^ Gimmell, Jennifer; Sriram, Aditi; Gershman, Sophia; Post-Zwicker, Andrew (2002). "فيزياء البلازما الحيوية: قياس نقل الأيونات عبر أغشية الخلايا باستخدام البلازما". ملخصات اجتماعات الخريف لأقسام الجمعية الأمريكية لعلم النفس أوهايو : 1P.017. رمز المكتبة : 2002APS..OSF.1P017G.
  37. ^ http://scitation.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=AJPIAS000068000005000450000001&idtype=cvips&gifs=yes [ رابط معطل ‍ ]
  38. ^ ألفين، هـ. (1982). "حول علم الكونيات الهرمي". تقرير ناسا التقني Sti/Recon رقم 82 : 28234. رمز المكتبة : 1982STIN...8228234A.
  39. ^ GL Rogoff, Ed., "Introduction", IEEE Transactions on Plasma Science , vol. 19, p. 989, Dec. 1991. انظر المقتطف الموجود على موقع Plasma Coalition على الويب محفوظ في 13 فبراير 2008 على موقع Wayback Machine
  40. ^ Hannes Alfvèn (2012) [1981]. "II.6. الطبقات الكهربائية المزدوجة، II.6.1. الخصائص العامة للطبقات الكهربائية المزدوجة". Cosmic Plasma . المجلد 82. شركة D. Reidel للنشر. ص 29. ISBN 9789400983748.
  41. ^ Langmuir, Irving (1929). "تفاعل الشحنات الفراغية للإلكترون والأيونات الموجبة في أغلفة الكاثود". Physical Review . 33 (6): 954–989. Bibcode :1929PhRv...33..954L. doi :10.1103/physrev.33.954.
  42. ^ على سبيل المثال Schonhuber، MJ (1958). Quecksilber-Niederdruck-Gasenladunger . ميونخ: لاشنر.
  43. ^ ألففين، هـ.، "حول نظرية العواصف المغناطيسية والشفق القطبي"، تيلوس ، 10، 104، 1958.
  44. ^ براينت، دي إيه (يونيو 2002). "أدوار المجالات الكهربائية الثابتة والديناميكية في منطقة تسارع الشفق القطبي". مجلة البحوث الجيوفيزيائية . 107 (أ6): 1077. رمز المرجع : 2002JGRA..107.1077B. doi : 10.1029/2001JA900162 .
  45. ^ McIlwain, CE (1960). "القياس المباشر للجسيمات المنتجة للشفق القطبي المرئي". مجلة البحوث الجيوفيزيائية . 65 (9): 2727. Bibcode :1960JGR....65.2727M. doi :10.1029/JZ065i009p02727.
  46. ^ موزر، ف. س. كارلسون، سي دبليو؛ هدسون، إم كيه ؛ توربرت، آر بي؛ بارادي، بي؛ ياتو، جيه؛ كيلي، إم سي (1977). "ملاحظات حول الصدمات الكهروستاتيكية المزدوجة في الغلاف المغناطيسي القطبي". رسائل المراجعة الفيزيائية . 38 (6): 292. رمز Bibcode :1977PhRvL..38..292M. doi :10.1103/PhysRevLett.38.292.
  47. ^ بوستروم، رولف (1992). "ملاحظات حول الطبقات المزدوجة الضعيفة على خطوط المجال الشفقي". معاملات معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات في علوم البلازما . 20 (6): 756-763. رمز Bibcode :1992ITPS...20..756B. doi :10.1109/27.199524.
  48. ^ Ergun, RE; et al. (2002). "المجالات الكهربائية المتوازية في منطقة التيار الصاعد للشفق القطبي: الملاحظات المباشرة وغير المباشرة". فيزياء البلازما . 9 (9): 3685-3694. Bibcode :2002PhPl....9.3685E. doi :10.1063/1.1499120.
  49. ^ أندرسون، ل. وآخرون (2002). "خصائص المجالات الكهربائية المتوازية في منطقة التيار الهابط للشفق القطبي". فيزياء البلازما . 9 (8): 3600-3609. رمز Bibcode :2002PhPl....9.3600A. doi :10.1063/1.1490134.
  50. ^ براينت، دي إيه، وجي إم كورتييه (2015). "الطبقات المزدوجة الكهروستاتيكية كمسرعات للجسيمات الشفقية - مشكلة". حوليات الجيوفيزياء . 33 (4): 481-482. رمز Bibcode :2015AnGeo..33..481B. doi : 10.5194/angeo-33-481-2015 .{{cite journal}}:CS1 maint: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( الرابط )
  51. ^ وانغ، رونغشينج؛ لو، كوانمينج؛ خوتياينتسيف، يوري ف؛ فولويرك، مارتن؛ دو، أيمين؛ ناكامورا، رومي؛ جونزاليس، والتر د؛ صن، شوان؛ بومجوهان، ولفجانج؛ لي، شينغ؛ تشانغ، تيلونج؛ فازاكيرلي، أندرو ن؛ هوانغ، كان؛ وو، مينجيو (2014-07-28). "ملاحظة الطبقة المزدوجة في منطقة الفصل أثناء إعادة الاتصال المغناطيسي". رسائل البحوث الجيوفيزيائية . 41 (14): 4851-4858. doi :10.1002/2014GL061157. hdl : 2160/14316 . ISSN  0094-8276.
  52. ^ يوان، تشيجانج؛ دونج، يوي؛ هوانج، شيونج؛ شيويه، زوزيانج؛ يو، شيونج دونج (2022-07-16). "الملاحظة المباشرة لتسارع وتسخين شعاع الإلكترونات الناتج عن الطبقات المزدوجة في صفائح البلازما الأرضية". رسائل البحوث الجيوفيزيائية . 49 (13). doi :10.1029/2022GL099483. ISSN  0094-8276.
  53. ^ Torvén, S.; Lindberg, L. (1982). "خصائص الطبقة المزدوجة المتقلبة في عمود البلازما الممغنط". مجلة الفيزياء د: الفيزياء التطبيقية . 13 (12): 2285–2300. رمز Bibcode :1980pfdl.rept.....T. doi :10.1088/0022-3727/13/12/014. S2CID  250837586.
  54. ^ فولويرك، م (1993). "الإشعاع من الطبقات المزدوجة الكهروستاتيكية في البلازما المعملية". مجلة الفيزياء د: الفيزياء التطبيقية . 26 (8): 1192-1202. رمز Bibcode : 1993JPhD...26.1192V. doi : 10.1088/0022-3727/26/8/007. S2CID  250871682.
  55. ^ Gunell, H.; et al. (1996). "انفجارات موجات البلازما عالية التردد عند طبقة مزدوجة كهربائية". مجلة الفيزياء د: الفيزياء التطبيقية . 29 (3): 643-654. رمز Bibcode :1996JPhD...29..643G. doi :10.1088/0022-3727/29/3/025. S2CID  250753554.
  56. ^ برينينج، ن.؛ أكسناس، ي.؛ رادو، م.؛ تينفورس، إي.؛ كوبكي، م. (2006). "الإشعاع من شعاع إلكترون في بلازما ممغنطة: حزم موجات نمط ويسلر". مجلة البحوث الجيوفيزيائية . 111 (أ11): أ11212. رمز Bibcode :2006JGRA..11111212B. doi : 10.1029/2006JA011739 .
  57. ^ Gurnett, DA; Averkamp, ​​TF; Schippers, P.; Persoon, AM; Hospodarsky, GB; Leisner, JS; Kurth, WS; Jones, GH; Coates, AJ; Crary, FJ; Dougherty, MK (2011). "Auroral hiss, electron beams and standing Alfvén wave currents near Saturn's moon Enceladus" (PDF) . Geophysical Research Letters . 38 (6): L06102. Bibcode :2011GeoRL..38.6102G. doi :10.1029/2011GL046854. S2CID  54539728.
  58. ^ حسن، س. س.؛ تير هار، د. (1978). "نظرية ألفين-كارلكويست ذات الطبقتين للانفجارات الشمسية". الفيزياء الفلكية وعلوم الفضاء . 56 (1): 89. رمز Bibcode :1978Ap&SS..56...89H. doi :10.1007/BF00643464. S2CID  122003016.
  59. ^ خان، جي آي (1989). "نموذج للتوهجات الشمسية التي تستدعي طبقات مزدوجة ضعيفة". وقائع الجمعية الفلكية الأسترالية . 8 (1): 29-31. رمز Bibcode :1989PASA....8...29K. doi :10.1017/S1323358000022840. S2CID  117844249.
  60. ^ براينت، دي إيه، آر. بينجهام، ويو. دي أنجيليس (1992). "الطبقات المزدوجة ليست مسرعات للجسيمات". رسائل المراجعة الفيزيائية . 68 (1): 37-39. رمز Bibcode :1992PhRvL..68...37B. doi :10.1103/PhysRevLett.68.37. PMID  10045106.{{cite journal}}:CS1 maint: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( الرابط )
  • Block, LP (1978). "مراجعة طبقتين (ورقة مخصصة للأستاذ هانيس ألففين بمناسبة عيد ميلاده السبعين، 30 مايو 1978)". الفيزياء الفلكية وعلوم الفضاء . 55 (1): 59. رمز Bibcode :1978Ap&SS..55...59B. doi :10.1007/BF00642580. S2CID  122977170.
  • رادو، ما؛ كارلكفيست، ب. (1981). "الطبقات المزدوجة الكهروستاتيكية وعملية إخلاء البلازما". الفيزياء الفلكية وعلوم الفضاء . 74 (1): 189. رمز Bibcode :1981Ap&SS..74..189R. doi :10.1007/BF00642091. S2CID  123134001.
  • كارلكفيست، ب. (1982). "حول فيزياء الطبقات المزدوجة النسبية". الفيزياء الفلكية وعلوم الفضاء . 87 (1-2): 21-39. رمز Bibcode :1982Ap&SS..87...21C. doi :10.1007/BF00648904. S2CID  123205274.
  • سميث، را (1985). "حول دور الطبقات المزدوجة في البلازما الفيزيائية الفلكية". أنظمة التيار غير المستقرة وعدم استقرار البلازما في الفيزياء الفلكية . 107 : 113-123. رمز Bibcode :1985IAUS..107..113S. doi :10.1007/978-94-009-6520-1_9. ISBN 978-90-277-1887-7. S2CID  117173000.
  • رادو، مايكل أ. راسموسن، ج. جول (1988). “الجوانب الديناميكية للطبقات المزدوجة الكهروستاتيكية”. الفيزياء الفلكية وعلوم الفضاء . 144 (1–2): 43. بيب كود :1988Ap&SS.144...43R. دوى :10.1007/BF00793172. S2CID  120316850.
  • Theisen, WL; Carpenter, RT; Merlino, RL (1994). "Filamentary double layers" (PDF) . Physics of Plasmas . 1 (5): 1345–1348. Bibcode :1994PhPl....1.1345T. doi :10.1063/1.870733.
  • رادو، مايكل أ. (1994). "إطلاق الطاقة في طبقات مزدوجة". مراجعات علوم الفضاء . 68 (1-4): 29-38. رمز Bibcode :1994SSRv...68...29R. doi :10.1007/BF00749114. S2CID  189777772.
  • هولتكفيست، بينجت؛ لوندين، ريكارد (1988). "الحقول الكهربائية المتوازية التي تسرع الأيونات والإلكترونات في نفس الاتجاه". الفيزياء الفلكية وعلوم الفضاء . 144 (1-2): 149. رمز Bibcode :1988Ap&SS.144..149H. doi :10.1007/BF00793178. S2CID  122972346.
  • Ergun, RE; Andersson, L.; Main, D.; Su, Y.-J.; Newman, DL; Goldman, MV; Carlson, CW; McFadden, JP; Mozer, FS (2002). "الحقول الكهربائية المتوازية في منطقة التيار الصاعد للشفق القطبي: الحلول العددية" (PDF) . فيزياء البلازما . 9 (9): 3695–3704. Bibcode :2002PhPl....9.3695E. doi :10.1063/1.1499121.
  • النمذجة العددية للبلازما ذات الضغط المنخفض: التطبيقات على الطبقات الكهربائية المزدوجة أرشيف 2007-08-30 على موقع واي باك مشين (2006، PDF)، أ. ميج، أطروحة الدكتوراه

مراجع

  • ألفين، هـ.، حول نظرية العواصف المغناطيسية والشفق القطبي ، تيلوس، 10، 104، 1958.
  • بيرات، أ.، فيزياء الكون البلازمي ، 1991
  • رادو، م. أ.، فيزياء الطبقات المزدوجة ودورها في الفيزياء الفلكية ، تقارير الفيزياء، 178، 25-97، 1989.
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=فيزياء_البلازما_ذات_الطبقة_الثنائية&oldid=1213116949"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate