Измерение скорости движения плазмы

Измерения контура спектральной линии кроме ширины линии дают также значение длины волны λ₀, соответствующей максимуму интенсивности. Изменение λ₀ возникает в результате эффекта Доплера при движении плазмы вдоль линии наблюдения как целого. Это самая частая, но не единственная причина изменения длины волны. В астрономии при измерении красного смещения вводятся поправки на влияние гравитационного поля в месте излучения фотона. Ведутся также дискуссии о возможности старения фотона за миллиарды лет полета в условиях расширяющейся Вселенной.

В лабораторной плазме проблемы по проще, но все равно прежде, чем интерпретировать смещение спектральной линии как результат движения плазмы необходимо оценить возможное влияние электрических и магнитных полей.

Обычная точность измерения длины волны ~ 10^-5 - 10^-6. Этому соответствует скорость движения плазмы dv ~ 0.3 - 3 км/с. Отсюда оценка: минимальная измеримая скорость движения плазмы по эффекту Доплера ~ 1 км/с. Исключение составляют измерения сдвига излучения лазера, где благодаря исключительной узости линии и чувствительность и точность измерения скорости на несколько порядков выше. Но к плазме это отношения не имеет.

Тепловая скорость движения ионов км/с (Т в эВ, М в массах протона). Направленная скорость бывает и ниже и выше тепловой.

Скорость движения электронов значительно выше, но макроскопически они вынуждены перемещаться со скоростью ионов в силу квазинейтральности плазмы.

Измерения скорости движения плазмы в магнитных ловушках дают возможность измерения электрических полей и скорости вращения плазмы. Практическое значение имеют также измерения скорости движения сгустков плазмы, выбрасываемой при солнечных вспышках в сторону Земли. Типичные значения - v ~ 500 км/с, время движения до столкновения с Землей - несколько суток.

Дата добавления: 2014-01-20