Двойной слой (физика плазмы)

Двойной слой — это структура в плазме, состоящая из двух параллельных слоев противоположного электрического заряда. Слои заряда, которые не обязательно являются плоскими, производят локализованные отклонения электрического потенциала , что приводит к относительно сильному электрическому полю между слоями и более слабым, но более обширным компенсирующим полям снаружи, которые восстанавливают глобальный потенциал. ^[1] Ионы и электроны внутри двойного слоя ускоряются, замедляются или отклоняются электрическим полем в зависимости от направления их движения.

Двойные слои могут быть созданы в разрядных трубках , где постоянная энергия обеспечивается внутри слоя для ускорения электронов внешним источником питания. Двойные слои, как утверждается, наблюдались в полярных сияниях и используются в астрофизических приложениях. Аналогично, двойной слой в полярном сиянии требует некоторого внешнего драйвера для создания ускорения электронов.

Электростатические двойные слои особенно распространены в плазме с током и очень тонкие (обычно десятки длин Дебая ) по сравнению с размерами содержащей их плазмы. Другие названия двойного слоя — электростатический двойной слой, электрический двойной слой, плазменные двойные слои. Термин «электростатический удар» в магнитосфере применяется к электрическим полям, ориентированным под косым углом к ​​магнитному полю таким образом, что перпендикулярное электрическое поле намного сильнее параллельного электрического поля, ^{[2] [3]} В лазерной физике двойной слой иногда называют амбиполярным электрическим полем. ^[4]

Двойные слои концептуально связаны с понятием «оболочки» ( см. Дебаевская оболочка ). Ранний обзор двойных слоев из лабораторных экспериментов и моделирования предоставлен Торвеном. ^[5]

Классификация

Образование двойного слоя. Образование двойного слоя требует перемещения электронов между двумя соседними областями (Схема 1, вверху), что приводит к разделению зарядов. Может возникнуть дисбаланс электростатического потенциала (Схема 2, внизу)

Двойные слои можно классифицировать следующими способами:

• Слабые и сильные двойные слои. Сила двойного слоя выражается как отношение падения потенциала к эквивалентной тепловой энергии плазмы или к энергии покоя электронов . Двойной слой называется сильным, если падение потенциала внутри слоя больше эквивалентной тепловой энергии компонентов плазмы. [ ^6]
• Релятивистские или нерелятивистские двойные слои. ^[7] Двойной слой называется релятивистским, если падение потенциала внутри слоя сопоставимо с энергией покоя (~512 КэВ) электрона. Двойные слои такой энергии можно обнаружить в лабораторных экспериментах. Плотность заряда между двумя противоположными областями потенциала низкая, и в этом отношении двойной слой похож на распределение заряда в конденсаторе .
• Двойные слои, несущие ток Эти двойные слои могут быть созданы плазменными нестабильностями, вызванными током, которые усиливают изменения плотности плазмы. Одним из примеров таких нестабильностей является неустойчивость Фарли-Бунемана , которая возникает, когда скорость потока электронов (в основном плотность тока, деленная на плотность электронов) превышает тепловую скорость электронов плазмы. Она возникает в столкновительной плазме, имеющей нейтральный компонент, и вызывается дрейфовыми токами. ^{[ необходима цитата ]}
• Двойные слои без тока Они возникают на границе между областями плазмы с различными свойствами плазмы. Плазма может иметь более высокую электронную температуру и тепловую скорость с одной стороны пограничного слоя, чем с другой. То же самое может относиться к плотностям плазмы. Заряженные частицы, которыми обмениваются области, могут обеспечивать поддержание разности потенциалов между ними локально. Общая плотность заряда, как и во всех двойных слоях, будет нейтральной.

Потенциальный дисбаланс будет нейтрализован миграцией электронов (1&3) и ионов (2&4), если только потенциальные градиенты не поддерживаются внешним источником энергии. В большинстве лабораторных ситуаций, в отличие от условий открытого космоса , заряженные частицы могут эффективно возникать внутри двойного слоя путем ионизации на аноде или катоде и поддерживаться.

На рисунке показано локализованное возмущение потенциала, создаваемое идеализированным двойным слоем, состоящим из двух противоположно заряженных дисков. Возмущение равно нулю на расстоянии от двойного слоя в каждом направлении. ^[8]

Если падающая заряженная частица, например, высыпающийся авроральный электрон, сталкивается с такой статической или квазистатической структурой в магнитосфере, при условии, что энергия частицы превышает половину разности электрических потенциалов внутри двойного слоя, она пройдет сквозь нее без какого-либо чистого изменения энергии. Падающие частицы с меньшей энергией, чем эта, также не испытают чистого изменения энергии, но подвергнутся большему общему отклонению.

Можно выделить четыре отдельные области двойного слоя, которые влияют на заряженные частицы, проходящие через него или внутри него:

1. Сторона двойного слоя с положительным потенциалом, где электроны ускоряются по направлению к нему;
2. Положительный потенциал внутри двойного слоя, где электроны замедляются;
3. Отрицательный потенциал внутри двойного слоя, где электроны замедляются; и
4. Сторона двойного слоя с отрицательным потенциалом, где электроны ускоряются.

Двойные слои в магнитосфере будут иметь тенденцию быть временными, поскольку любой дисбаланс зарядов будет нейтрализован, если только не будет постоянного внешнего источника энергии для их поддержания, как это происходит в лабораторных условиях.

Механизмы формирования

Детали механизма формирования зависят от среды плазмы (например, двойные слои в лаборатории, ионосфера , солнечный ветер , ядерный синтез и т. д.). Предложенные механизмы их формирования включают:

• 1971: Между плазмами разной температуры ^{[9] [10]}
• 1976: В лабораторной плазме ^[11]
• 1982: Разрушение нейтрального токового слоя ^[12]
• 1983: Инжекция ненейтрального электронного тока в холодную плазму ^[13]
• 1985: Увеличение плотности тока в плазме ^[14]
• 1986: В аккреционной колонне нейтронной звезды ^[15]
• 1986: С помощью пинчей в областях космической плазмы ^[16]
• 1987: В плазме, сдерживаемой магнитным зеркалом ^[17]
• 1988: Электрическим разрядом ^[18]
• 1988: Неустойчивости, вызванные токами (сильные двойные слои) ^[19]
• 1988: Электронные пучки, выброшенные космическим аппаратом ^[20]
• 1989: Из ударных волн в плазме ^[21]
• 2000: Лазерное излучение ^[22]
• 2002: Когда токи, направленные вдоль магнитного поля, сталкиваются с полостями плотности ^[23]
• 2003: По падению плазмы на темную сторону поверхности Луны. См. рисунок.

Особенности и характеристики

Предсказание о наличии двойного слоя на Луне ^[24] было подтверждено в 2003 году. ^[25] В тени Луна заряжается отрицательно в межпланетной среде. ^[26]

• Толщина : Для создания двойного слоя требуются области со значительным избытком положительного или отрицательного заряда, то есть, где квазинейтральность нарушается. В общем случае, квазинейтральность может быть нарушена только в масштабах длины Дебая . Толщина двойного слоя составляет порядка десяти длин Дебая, что составляет несколько сантиметров в ионосфере , несколько десятков метров в межпланетной среде и десятки километров в межгалактической среде . ^{[ требуется ссылка ]}
• Распределение электростатического потенциала : Как описано выше в классификации двойного слоя, фактически существуют четыре отдельных области двойного слоя, где входящие заряженные частицы будут ускоряться или замедляться вдоль своей траектории. Внутри двойного слоя два противоположных распределения заряда будут стремиться нейтрализоваться внутренним движением заряженных частиц.
• Поток частиц : для нерелятивистских токопроводящих двойных слоев электроны переносят большую часть тока. Условие Ленгмюра гласит, что отношение электронного и ионного тока через слой определяется квадратным корнем из отношения масс ионов к электронам. ^[27] Для релятивистских двойных слоев отношение токов равно 1; т. е. ток переносится в равной степени электронами и ионами.
• Подача энергии : Мгновенное падение напряжения на двойном слое, проводящем ток, пропорционально общему току и аналогично падению напряжения на резистивном элементе (или нагрузке), который рассеивает энергию в электрической цепи. Двойной слой не может поставлять чистую энергию сам по себе.
• Устойчивость : Двойные слои в лабораторной плазме могут быть стабильными или нестабильными в зависимости от режима параметров. ^[28] Могут возникать различные типы нестабильности, часто возникающие из-за образования пучков ионов и электронов. Нестабильные двойные слои шумят в том смысле, что они производят колебания в широком диапазоне частот. Отсутствие устойчивости плазмы может также привести к внезапному изменению конфигурации, часто называемому взрывом ( и, следовательно, взрывом двойного слоя ). В одном примере область, заключенная в двойном слое, быстро расширяется и эволюционирует. ^[29] Взрыв этого типа был впервые обнаружен в ртутных дуговых выпрямителях, используемых в мощных линиях передачи постоянного тока, где падение напряжения на устройстве увеличивалось на несколько порядков. Двойные слои также могут дрейфовать, обычно в направлении испускаемого электронного пучка , и в этом отношении являются естественными аналогами гладкоствольного магнетрона ^[30]
• Намагниченная плазма : Двойные слои могут образовываться как в намагниченной, так и в ненамагниченной плазме.
• Клеточная природа : хотя двойные слои относительно тонкие, они будут распространяться по всей поперечной поверхности лабораторного контейнера. Аналогично, когда соседние области плазмы имеют разные свойства, будут образовываться двойные слои и иметь тенденцию к клеточности различных областей. ^[31]

Двигатель на эффекте Холла . Электрические поля, используемые в плазменных двигателях (в частности, в двухслойном двигателе Helicon ), могут иметь форму двойных слоев. ^[32]

• Передача энергии : Двойные слои могут способствовать передаче электрической энергии в кинетическую энергию, dW/dt=I•ΔV, где I — электрический ток, рассеивающий энергию в двойном слое с падением напряжения ΔV. Альфвен указывает, что ток может состоять исключительно из частиц с низкой энергией. ^[33] Торвен и др. постулировали, что плазма может спонтанно передавать магнитно-сохраненную энергию в кинетическую энергию с помощью двойных электрических слоев. ^[34] Однако не было представлено достоверного механизма создания таких двойных слоев. Ионные двигатели могут обеспечить более прямой случай передачи энергии из противоположных потенциалов в форме двойных слоев, созданных внешним электрическим полем.
• Наклонный двойной слой : Наклонный двойной слой имеет электрические поля, которые не параллельны окружающему магнитному полю; т. е. он не выровнен по полю.
• Моделирование : Двойные слои могут быть смоделированы с использованием кинетических компьютерных моделей, таких как моделирование частиц в ячейках (PIC). В некоторых случаях плазма рассматривается как по существу одно- или двумерная, чтобы снизить вычислительную стоимость моделирования.
• Критерий Бома : Двойной слой не может существовать ни при каких обстоятельствах. Для того чтобы создать электрическое поле, исчезающее на границах двойного слоя, критерий существования гласит, что существует максимум температуры окружающей плазмы. Это так называемый критерий Бома. ^[35]
• Биофизическая аналогия : модель двойных слоев плазмы использовалась для исследования их применимости к пониманию транспорта ионов через биологические клеточные мембраны. ^[36] Бразильские исследователи отметили, что «такие концепции, как нейтральность заряда , длина Дебая и двойной слой , очень полезны для объяснения электрических свойств клеточной мембраны ». ^[37] Физик плазмы Ханнес Альфвен также отметил эту связь двойных слоев с клеточной структурой, ^[38] как и Ирвинг Ленгмюр до него, который ввел термин «плазма» из-за его сходства с клетками крови. ^[39]

История

В плазме низкой плотности локализованные области пространственного заряда могут создавать большие падения потенциала на расстояниях порядка нескольких десятков длин Дебая. Такие области были названы двойными электрическими слоями . Двойной электрический слой — это простейшее распределение пространственного заряда, которое дает падение потенциала в слое и исчезающее электрическое поле с каждой стороны слоя. В лабораторных условиях двойные слои изучаются уже полвека, но их важность в космической плазме не была общепризнанной.

—  Ханнес Альфвен , ^[40]

Кластер двойных слоев, образующихся в волне Альвена , примерно на шестой части расстояния слева. Нажмите для получения более подробной информации

Уже в 1920-х годах было известно, что плазма имеет ограниченную способность к поддержанию тока, Ирвинг Ленгмюр ^[41] охарактеризовал двойные слои в лаборатории и назвал эти структуры двойными оболочками. В 1950-х годах в лаборатории началось тщательное изучение двойных слоев. ^[42] Многие группы все еще работают над этой темой теоретически, экспериментально и численно. Впервые Ханнес Альфвен (разработчик магнитогидродинамики из лабораторных экспериментов) предположил, что полярное сияние или Aurora Borealis создается электронами, ускоренными в магнитосфере Земли. ^[43] Он предположил, что электроны ускоряются электростатически электрическим полем, локализованным в небольшом объеме, ограниченном двумя заряженными областями, и так называемый двойной слой будет ускорять электроны в направлении Земли. С тех пор были предложены другие механизмы, включающие взаимодействия волна-частица, как возможные, на основе обширных пространственных и временных исследований in situ характеристик авроральных частиц. ^[44]

Многие исследования магнитосферы и авроральных областей были выполнены с использованием ракет и спутников. Макилвейн обнаружил во время полета ракеты в 1960 году, что энергетический спектр авроральных электронов показал пик, который тогда считался слишком острым, чтобы быть произведенным случайным процессом, и который, следовательно, предполагал, что за это отвечал упорядоченный процесс. ^[45] В 1977 году сообщалось, что спутники обнаружили сигнатуру двойных слоев как электростатические удары в магнитосфере. ^[46] Указания на электрические поля, параллельные линиям геомагнитного поля, были получены спутником Viking, ^[47] который измеряет дифференциальные потенциальные структуры в магнитосфере с помощью зондов, установленных на 40-метровых штангах. Эти зонды измеряли локальную плотность частиц и разность потенциалов между двумя точками на расстоянии 80 м друг от друга. Были измерены асимметричные потенциальные отклонения относительно 0 В, которые были интерпретированы как двойной слой с чистым потенциалом внутри области. Магнитосферные двойные слои обычно имеют прочность (где предполагается, что электронная температура лежит в диапазоне ) и поэтому являются слабыми. Серия таких двойных слоев будет стремиться к слиянию, подобно цепочке стержневых магнитов, и рассеиваться даже в разреженной плазме. Пока еще не объяснено, как любое общее локализованное распределение заряда в форме двойных слоев может стать источником энергии для авроральных электронов, выпадающих в атмосферу. ${\displaystyle e\phi _{DL}/k_{B}T_{e}\approx 0.1}$ ${\displaystyle 2eV\leq k_{B}T_{e}\leq 20eV}$

Интерпретация данных космического аппарата FAST предполагает наличие сильных двойных слоев в области аврорального ускорения. ^[48] Сильные двойные слои также были зарегистрированы в области нисходящего тока Андерссоном и др. ^[49] Было выведено, что параллельные электрические поля с амплитудами, достигающими почти 1 В/м, были ограничены тонким слоем приблизительно в 10 длин Дебая. Утверждается, что структуры двигались «примерно со скоростью ионного звука в направлении ускоренных электронов, т. е. против Земли». Это поднимает вопрос о том, какую роль, если таковая имеется, могут играть двойные слои в ускорении авроральных электронов, которые высыпаются вниз в атмосферу из магнитосферы. ^[50] Двойные слои также были обнаружены в магнитосфере Земли космическими миссиями Cluster и MMS . ^{[51] [52]}

Возможная роль преципитирующих электронов от 1-10 кэВ, которые сами генерируют такие наблюдаемые двойные слои или электрические поля, редко рассматривалась или анализировалась. Равным образом, общий вопрос о том, как такие двойные слои могут быть получены из альтернативного источника энергии, или каким может быть пространственное распределение электрического заряда, чтобы производить чистые изменения энергии, редко рассматривается. В лабораторных условиях внешний источник питания доступен.

В лабораторных условиях двойные слои могут быть созданы в различных устройствах. Они исследуются в двойных плазменных машинах, тройных плазменных машинах и Q-машинах . Стационарные потенциальные структуры, которые можно измерить в этих машинах, очень хорошо согласуются с тем, что можно было бы ожидать теоретически. Пример лабораторного двойного слоя можно увидеть на рисунке ниже, взятом из Torvén и Lindberg (1980), где мы можем видеть, насколько четко определено и ограничено падение потенциала двойного слоя в двойной плазменной машине. Одним из интересных аспектов эксперимента Torvén и Lindberg (1980) ^[53] является то, что они не только измерили потенциальную структуру в двойной плазменной машине, но и обнаружили высокочастотные флуктуирующие электрические поля на высокопотенциальной стороне двойного слоя (также показаны на рисунке). Эти флуктуации, вероятно, вызваны взаимодействием пучка и плазмы за пределами двойного слоя, которое возбуждает плазменную турбулентность. Их наблюдения согласуются с экспериментами по электромагнитному излучению, испускаемому двойными слоями в двойной плазменной машине Фольверка (1993) ^[54] , который, однако, также наблюдал излучение от самого двойного слоя.

Мощность этих колебаний имеет максимум около плазменной частоты окружающей плазмы. Позднее было сообщено, что электростатические высокочастотные колебания вблизи двойного слоя могут быть сконцентрированы в узкой области, иногда называемой высокочастотным спайком. ^[55] Впоследствии было замечено, что как радиоизлучение вблизи плазменной частоты, так и свистящие волны на гораздо более низких частотах выходят из этой области. ^[56] Похожие структуры свистящих волн наблюдались вместе с электронными пучками вблизи спутника Сатурна Энцелада , ^[57] что предполагает возможное присутствие двойного слоя на более низкой высоте.

Недавнее развитие экспериментов с двойным слоем в лабораторных условиях — это исследование так называемых ступенчатых двойных слоев. Было замечено, что падение потенциала в плазменном столбе может быть разделено на различные части. Переходы из одного двойного слоя в двух-, трех- или более ступенчатые двойные слои сильно чувствительны к граничным условиям плазмы. ^{[ необходима цитата ]}

В отличие от экспериментов в лаборатории, концепция таких двойных слоев в магнитосфере и любая роль в создании полярного сияния страдают от того, что до сих пор не идентифицирован постоянный источник энергии. Однако электрическая потенциальная характеристика двойных слоев может указывать на то, что те, что наблюдаются в полярной зоне, являются вторичным продуктом высыпающихся электронов, которые были возбуждены другими способами, например, электростатическими волнами. Некоторые ученые предположили роль двойных слоев в солнечных вспышках. ^{[58] [59]} Косвенно установить такую ​​роль еще сложнее, чем постулировать двойные слои как ускорители полярных электронов в магнитосфере Земли. Даже там были подняты серьезные вопросы об их роли. ^[60]

Сноски

1. Йоос, Г. (1951). Теоретическая физика . Лондон и Глазго: Blackie & Son Ltd. стр. 271.
2. http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-bib_query?bibcode=1987dla..conf..295 ^{[ мертвая ссылка ]}
3. Блок, Л. П. (1978). "Обзор двойного слоя (Доклад, посвященный профессору Ханнесу Альфвену по случаю его 70-летия, 30 мая 1978 г.)". Астрофизика и космическая наука . 55 (1): 59. Bibcode : 1978Ap&SS..55...59B. doi : 10.1007/BF00642580. S2CID  122977170.
4. Булгакова, Надежда М.; Булгаков, Александр В.; Бобренок, Олег Ф. (2000). «Эффекты двойного слоя в плазменных шлейфах лазерной абляции». Physical Review E. 62 ( 4): 5624–35. Bibcode : 2000PhRvE..62.5624B. doi : 10.1103/PhysRevE.62.5624. PMID  11089121.
5. Torvén, S (1976). "Формирование двойных слоев в лабораторной плазме". Библиотека астрофизики и космической науки . 74 : 109. Bibcode :1979wisp.proc..109T. doi :10.1007/978-94-009-9500-0_9. ISBN 978-94-009-9502-4.
6. Ямамото, Такаши; Кан, Дж. Р. (1985). «Формирование двойного слоя из-за инъекции тока». Планетная и космическая наука . 33 (7): 853–861. Bibcode : 1985P&SS...33..853Y. doi : 10.1016/0032-0633(85)90040-6.
7. Карлквист, П. (1982). «О физике релятивистских двойных слоев». Астрофизика и космическая наука . 87 (1–2): 21. Bibcode : 1982Ap&SS..87...21C. doi : 10.1007/bf00648904. S2CID  123205274.
8. Брайант, DA (1998). Ускорение в полярном сиянии и за его пределами. стр. 12. ISBN 9780750305334.
9. Hultqvist, Bengt (1971). «О создании выровненного по магнитному полю электрического поля при взаимодействии горячей магнитосферной плазмы и холодной ионосферы». Planetary and Space Science . 19 (7): 749–759. Bibcode : 1971P&SS...19..749H. doi : 10.1016/0032-0633(71)90033-X.
10. Ишигуро, С.; Камимура, Т.; Сато, Т. (1985). «Образование двойного слоя, вызванное контактом между плазмами разной температуры». Физика жидкостей . 28 (7): 2100. Bibcode : 1985PhFl...28.2100I. doi : 10.1063/1.865390.
11. Torven, S (1976). "Формирование двойных слоев в лабораторной плазме". Библиотека астрофизики и космических наук . 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). «Формирование двойного слоя во время разрывов токового слоя в эксперименте по пересоединению». Geophysical Research Letters . 9 (6): 680. Bibcode : 1982GeoRL...9..680S. doi : 10.1029/GL009i006p00680.
13. Thiemann, H.; Singh, N.; Schunk, RW (1983). "Формирование V-образных потенциалов". European Rocket and Balloon Programmes and Related Research : 269. Bibcode :1983ESASP.183..269T.
14. Ямамото, Такаши; Кан, Дж. Р. (1985). «Формирование двойного слоя из-за инъекции тока». Планетная и космическая наука . 33 (7): 853–861. Bibcode : 1985P&SS...33..853Y. doi : 10.1016/0032-0633(85)90040-6.
15. Уильямс, AC; Вайскопф, MC; Элснер, RF; Дарбро, W.; Сазерленд, PG (1986). «Аккреция на нейтронные звезды с наличием двойного слоя». The Astrophysical Journal . 305 : 759. Bibcode : 1986ApJ...305..759W. doi : 10.1086/164289.
16. Ператт, Энтони Л. (1986). «Эволюция плазменной вселенной. I. Двойные радиогалактики, квазары и внегалактические джеты». IEEE Transactions on Plasma Science . 14 : 639. Bibcode : 1986ITPS...14..639P. doi : 10.1109/TPS.1986.4316615. S2CID  30767626.
17. Леннартссон, В. (1987). «Некоторые аспекты формирования двойного слоя в плазме, ограниченной магнитным зеркалом». Двойные слои в астрофизике : 275. Bibcode : 1987NASCP2469..275L.
18. Линдберг, Леннарт (1988). «Наблюдения за распространяющимися двойными слоями в сильноточном разряде». Астрофизика и космическая наука . 144 (1–2): 3–13. Bibcode : 1988Ap&SS.144....3L. doi : 10.1007/BF00793169. S2CID  117060217.
19. Рааду, Майкл А.; Расмуссен, Дж. Юул (1988). «Динамические аспекты двойных электростатических слоев». Астрофизика и космическая наука . 144 (1–2): 43. Бибкод : 1988Ap&SS.144...43R. дои : 10.1007/BF00793172. S2CID  120316850.
20. Сингх, Нагендра; Хванг, К. С. (1988). «Структуры электрического потенциала и распространение электронных пучков, инжектируемых из космического корабля в плазму». Журнал геофизических исследований . 93 (A9): 10035. Bibcode : 1988JGR....9310035S. doi : 10.1029/JA093iA09p10035.
21. Лембег, Б.; Доусон, Дж. М. (1989). «Формирование двойных слоев в косой бесстолкновительной ударной волне». Physical Review Letters . 62 (23): 2683–2686. Bibcode :1989PhRvL..62.2683L. doi :10.1103/PhysRevLett.62.2683. PMID  10040061.
22. Булгакова, Надежда М.; Булгаков, Александр В.; Бобренок, Олег Ф. (2000). «Эффекты двойного слоя в плазменных шлейфах лазерной абляции». Physical Review E. 62 ( 4): 5624–35. Bibcode : 2000PhRvE..62.5624B. doi : 10.1103/PhysRevE.62.5624. PMID  11089121.
23. Сингх, Нагендра (2002). «Спонтанное образование двойных слоев, вызванных током, в зонах пониженной плотности и его связь с уединенными волнами Альвена». Geophysical Research Letters . 29 (7): 51. Bibcode : 2002GeoRL..29.1147S. doi : 10.1029/2001gl014033. S2CID  119750076.
24. Борисов, Н.; Молл, У. (2002). «Структура двойного слоя позади Луны». Журнал физики плазмы . 67 (4): 277–299. Bibcode : 2002JPlPh..67..277B. doi : 10.1017/s0022377802001654. S2CID  124908517.
25. Halekas, JS; Lin, RP; Mitchell, DL (2003). "Вывод высоты шкалы двойного слоя ночной стороны Луны" (PDF) . Geophysical Research Letters . 30 (21): 2117. Bibcode : 2003GeoRL..30.2117H. doi : 10.1029/2003GL018421. S2CID  121743325.
26. Halekas, JS; Mitchell, DL; Lin, RP; Hood, LL; Acuña, MH; Binder, AB (2002). «Доказательства отрицательного заряда лунной поверхности в тени». Geophysical Research Letters . 29 (10): 1435. Bibcode : 2002GeoRL..29.1435H. doi : 10.1029/2001GL014428. hdl : 10150/623417 . S2CID  54753205.
27. "1978Ap&SS..55...59B Страница 60".
28. Torvén, S (1982). «Высоковольтные двойные слои в замагниченной плазменной колонне». Journal of Physics D: Applied Physics . 15 (10): 1943–1949. Bibcode : 1982JPhD...15.1943T. doi : 10.1088/0022-3727/15/10/012. S2CID  250874820.
29. Song, B; Angelo, ND; Merlino, RL (1992). «Устойчивость сферического двойного слоя, полученного посредством ионизации». Journal of Physics D: Applied Physics . 25 (6): 938–941. 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 ^{[ мертвая ссылка ]}
31. Альфвен, Х. (1982). «Смена парадигмы в физике космической плазмы». Physica Scripta . 2 : 10–19. Bibcode : 1982PhST....2...10A. doi : 10.1088/0031-8949/1982/T2A/002. S2CID  250752052.
32. См. "Исследование двухслойного двигателя Helicon ^{[ постоянная нерабочая ссылка ]} ", Европейское космическое агентство; "ESA ускоряется в направлении нового космического двигателя" (2005)
33. Альфвен, Х.; Карлквист, П. (1978). «Межзвездные облака и образование звезд». Астрофизика и космическая наука . 55 (2): 487–509. Bibcode : 1978Ap&SS..55..487A. doi : 10.1007/BF00642272. S2CID  122687137.
34. Torvén, S; Lindberg, L; Carpenter, RT (1985). «Спонтанный перевод магнитно-сохраненной энергии в кинетическую энергию с помощью двойных электрических слоев». Plasma Phys. Control. Fusion . 27 (2): 143–158. Bibcode : 1985PPCF...27..143T. doi : 10.1088/0741-3335/27/2/005. S2CID  250863148.
35. Рааду, Майкл А.; Расмуссен, Дж. Юул (1988). «Динамические аспекты двойных электростатических слоев». Астрофизика и космическая наука . 144 (1–2): 43. Бибкод : 1988Ap&SS.144...43R. дои : 10.1007/BF00793172. S2CID  120316850.
36. Gimmell, Jennifer; Sriram, Aditi; Gershman, Sophia; Post-Zwicker, Andrew (2002). "Физика биоплазмы: измерение транспорта ионов через клеточные мембраны с помощью плазмы". Aps Ohio Sections Fall Meeting Abstracts : 1P.017. Bibcode : 2002APS..OSF.1P017G.
37. http://scitation.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=AJPIAS000068000005000450000001&idtype=cvips&gifs=yes ^{[ мертвая ссылка ]}
38. Альфвен, Х. (1982). «Об иерархической [sic] космологии». Технический отчет NASA Sti/Recon № 82 : 28234. Бибкод : 1982STIN...8228234A.
39. GL Rogoff, Ed., "Введение", IEEE Transactions on Plasma Science , т. 19, стр. 989, декабрь 1991 г. См. выдержку на веб-сайте Plasma Coalition. Архивировано 13 февраля 2008 г. на Wayback Machine.
40. Ханнес Альфвен (2012) [1981]. "II.6. Двойные электрические слои, II.6.1. Общие свойства двойных электрических слоев". Космическая плазма . Т. 82. Издательская компания D. Reidel. стр. 29. ISBN 9789400983748.
41. Ленгмюр, Ирвинг (1929). «Взаимодействие электронных и положительных ионных пространственных зарядов в катодных оболочках». Physical Review . 33 (6): 954–989. Bibcode : 1929PhRv...33..954L. doi : 10.1103/physrev.33.954.
42. например , Шонхубер, MJ (1958). Квекзильбер-Нидердрук-Газенладунгер . Мюнхен: Лахнер.
43. Альфвен, Х., «К теории магнитных бурь и полярных сияний», Tellus , 10, 104,. 1958.
44. Брайант, ДА (июнь 2002 г.). «Роли статических и динамических электрических полей в области аврорального ускорения». Журнал геофизических исследований . 107 (A6): 1077. Bibcode : 2002JGRA..107.1077B. doi : 10.1029/2001JA900162 .
45. МакИлвейн, CE (1960). «Прямое измерение частиц, вызывающих видимые полярные сияния». Журнал геофизических исследований . 65 (9): 2727. Bibcode : 1960JGR....65.2727M. doi : 10.1029/JZ065i009p02727.
46. Mozer, FS; Carlson, CW; Hudson, MK ; Torbert, RB; Parady, B.; Yatteau, J.; Kelley, MC (1977). «Наблюдения парных электростатических ударов в полярной магнитосфере». Physical Review Letters . 38 (6): 292. Bibcode : 1977PhRvL..38..292M. doi : 10.1103/PhysRevLett.38.292.
47. Бостром, Рольф (1992). «Наблюдения слабых двойных слоев на линиях аврорального поля». Труды IEEE по плазме . 20 (6): 756–763. Bibcode : 1992ITPS...20..756B. doi : 10.1109/27.199524.
48. Эргун, RE; и др. (2002). «Параллельные электрические поля в области восходящего тока полярного сияния: косвенные и прямые наблюдения». Физика плазмы . 9 (9): 3685–3694. Bibcode : 2002PhPl....9.3685E. doi : 10.1063/1.1499120.
49. Андерссон, Л.; и др. (2002). «Характеристики параллельных электрических полей в области нисходящего тока полярного сияния». Физика плазмы . 9 (8): 3600–3609. Bibcode :2002PhPl....9.3600A. doi :10.1063/1.1490134.
50. Брайант, ДА и Дж. М. Куртье (2015). «Электростатические двойные слои как ускорители полярных частиц — проблема». Annales Geophysicae . 33 (4): 481–482. Bibcode : 2015AnGeo..33..481B. doi : 10.5194/angeo-33-481-2015 .{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
51. Ван, Ронгшенг; Лу, Цюаньмин; Хотяинцев, Юрий В.; Фольверк, Мартин; Ду, Айминь; Накамура, Руми; Гонсалес, Вальтер Д.; Сан, Сюань; Баумйоханн, Вольфганг; Ли, Син; Чжан, Телонг; Фазакерли, Эндрю Н.; Хуан, Кан; У, Минюй (2014-07-28). "Наблюдение двойного слоя в области сепаратрисы во время магнитного пересоединения". Geophysical Research Letters . 41 (14): 4851–4858. doi :10.1002/2014GL061157. hdl : 2160/14316 . ISSN  0094-8276.
52. Юань, Чжиган; Дун, Юэ; Хуан, Шиюн; Сюэ, Цзусян; Ю, Сюндун (2022-07-16). «Прямое наблюдение ускорения и термализации пучковых электронов, вызванных двойными слоями в плазменном слое Земли». Geophysical Research Letters . 49 (13). doi :10.1029/2022GL099483. ISSN  0094-8276.
53. Torvén, S.; Lindberg, L. (1982). «Свойства флуктуирующего двойного слоя в замагниченном плазменном столбе». Journal of Physics D: Applied Physics . 13 (12): 2285–2300. Bibcode : 1980pfdl.rept.....T. doi : 10.1088/0022-3727/13/12/014. S2CID  250837586.
54. Volwerk, M (1993). «Излучение от электростатических двойных слоев в лабораторной плазме». Journal of Physics D: Applied Physics . 26 (8): 1192–1202. Bibcode : 1993JPhD...26.1192V. doi : 10.1088/0022-3727/26/8/007. S2CID  250871682.
55. Gunell, H.; et al. (1996). «Всплески высокочастотных плазменных волн в двойном электрическом слое». Journal of Physics D: Applied Physics . 29 (3): 643–654. Bibcode :1996JPhD...29..643G. doi :10.1088/0022-3727/29/3/025. S2CID  250753554.
56. Бреннинг, Н.; Акснес, И.; Рааду, МА; Теннфорс, Э.; Кёпке, М. (2006). «Излучение электронного пучка в замагниченной плазме: волновые пакеты свистовой моды». Журнал геофизических исследований . 111 (A11): A11212. 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). "Авроральное шипение, электронные пучки и стоячие альфвеновские волновые токи вблизи спутника Сатурна Энцелада" (PDF) . Geophysical Research Letters . 38 (6): L06102. Bibcode : 2011GeoRL..38.6102G. doi : 10.1029/2011GL046854. S2CID  54539728.
58. Хасан, СС; Тер Хаар, Д. (1978). «Двухслойная теория солнечных вспышек Альфвена-Карлквиста». Астрофизика и космическая наука . 56 (1): 89. Bibcode : 1978Ap&SS..56...89H. doi : 10.1007/BF00643464. S2CID  122003016.
59. Хан, Дж. И. (1989). «Модель солнечных вспышек, вызывающих слабые двойные слои». Труды Астрономического общества Австралии . 8 (1): 29–31. Bibcode : 1989PASA....8...29K. doi : 10.1017/S1323358000022840. S2CID  117844249.
60. Брайант, ДА, Р. Бингем и У. де Анджелис (1992). «Двойные слои не являются ускорителями частиц». Physical Review Letters . 68 (1): 37–39. Bibcode : 1992PhRvL..68...37B. doi : 10.1103/PhysRevLett.68.37. PMID  10045106.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

Внешние ссылки

• Блок, Л. П. (1978). "Обзор двойного слоя (Доклад, посвященный профессору Ханнесу Альвену по случаю его 70-летия, 30 мая 1978 г.)". Астрофизика и космическая наука . 55 (1): 59. Bibcode : 1978Ap&SS..55...59B. doi : 10.1007/BF00642580. S2CID  122977170.
• Raadu, MA; Carlqvist, P. (1981). "Электростатические двойные слои и процесс эвакуации плазмы". Астрофизика и космическая наука . 74 (1): 189. Bibcode : 1981Ap&SS..74..189R. doi : 10.1007/BF00642091. S2CID  123134001.
• Карлквист, П. (1982). «О физике релятивистских двойных слоев». Астрофизика и космическая наука . 87 (1–2): 21–39. Bibcode : 1982Ap&SS..87...21C. doi : 10.1007/BF00648904. S2CID  123205274.
• Смит, РА (1985). «О роли двойных слоев в астрофизической плазме». Нестабильные токовые системы и плазменные неустойчивости в астрофизике . 107 : 113–123. Bibcode : 1985IAUS..107..113S. doi : 10.1007/978-94-009-6520-1_9. ISBN 978-90-277-1887-7. S2CID  117173000.
• Рааду, Майкл А.; Расмуссен, Дж. Юул (1988). «Динамические аспекты двойных электростатических слоев». Астрофизика и космическая наука . 144 (1–2): 43. Бибкод : 1988Ap&SS.144...43R. дои : 10.1007/BF00793172. S2CID  120316850.
• Theisen, WL; Carpenter, RT; Merlino, RL (1994). "Нитевидные двойные слои" (PDF) . Physics of Plasmas . 1 (5): 1345–1348. Bibcode :1994PhPl....1.1345T. doi :10.1063/1.870733.
• Raadu, Michael A. (1994). «Выделение энергии в двойных слоях». Space Science Reviews . 68 (1–4): 29–38. Bibcode : 1994SSRv...68...29R. doi : 10.1007/BF00749114. S2CID  189777772.
• Hultqvist, Bengt; Lundin, Rickard (1988). «Параллельные электрические поля, ускоряющие ионы и электроны в одном направлении». Астрофизика и космическая наука . 144 (1–2): 149. 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). "Параллельные электрические поля в области восходящего тока полярного сияния: численные решения" (PDF) . Physics of Plasmas . 9 (9): 3695–3704. Bibcode :2002PhPl....9.3695E. doi :10.1063/1.1499121.
• Численное моделирование плазмы низкого давления: приложения к электрическим двойным слоям Архивировано 30 августа 2007 г. на Wayback Machine (2006, PDF), A. Meige, докторская диссертация

Ссылки

• Альфвен, Х., К теории магнитных бурь и полярных сияний , Tellus, 10, 104, 1958.
• Ператт, А., Физика плазменной Вселенной , 1991
• Рааду, М.,А., Физика двойных слоев и их роль в астрофизике , Physics Reports, 178, 25–97, 1989.