雙極性擴散

雙極性擴散是指密度梯度引起的粒子輸運稱為擴散,電場引起的帶電粒子輸運稱為遷移。在非磁化電漿中，電子的擴散係數和遷移率比離子大得多。當電漿中出現密度梯度時，會引起電荷分離,分離的異種電荷之間引起電場。電漿中帶電粒子在其密度梯度和電場同時作用下的運動狀態稱雙極性擴散,其等效擴散係數稱為雙極性擴散係數，它主要由離子決定的，比電子擴散慢得多,約為離子擴散係數的兩倍。

基本介紹

• 中文名：雙極性擴散
• 外文名：Ambipolar diffusion
• 解釋：電漿的正負粒子在
• 極性擴散：在不含磁場的真空中
• 天體物理學：在天體物理學中，

解釋

電子和正離子由於濃度梯度向管壁擴散。由於電子質量小速度快，擴散的也快。於是電子和正離子之間形成電場，產生負反饋作用，使電子速度變慢，離子速度變快。最終兩者以相同速度向管壁擴散，此即為雙極性擴散。

真空中的雙極性擴散

在不含磁場的真空中，電漿的電子和離子都會各自以一定的速度向外進行熱運動。由於溫度是物體內分子間平均動能的一種表現形式，溫度高的粒子的熱運動速率大，反之，溫度低的粒子熱運動速率小。

由於電子有較高的溫度和較低的質量，它們的熱運動速度將會很大。當電子離開所處的位置時，帶正電荷的正離子就會落後，從而形成指向外部的電場。這個電場會在電子和正離子之間產生一個電場力。根據牛頓第三定律，這個力會使電子的速度減小，使離子速度增大。這個過程最終會達到一種穩定的狀態，即電子和粒子都會以比電子的熱運動的速率小而比離子的熱運動速率大的音速向外運動。

天體物理學

在天體物理學中，雙極性擴散特指中性粒子從星系形成的等離子中解離。此時的中性粒子主要是星雲中的氫分子——如果沒有碰撞耦合形成電漿，它們之間會發生重力坍縮作用。

電漿

電漿（又稱電漿）是在固態、液態和氣態以外的第四大物質狀態，其特性與前三者截然不同。

氣體在高溫或強電磁場下，會變為電漿。在這種狀態下，氣體中的原子會擁有比正常更多或更少的電子，從而形成陰離子或陽離子，即帶負電荷或正電荷的粒子。氣體中的任何共價鍵也會分離。

由於電漿含有許多載流子，因此它能夠導電，對電磁場也有很強的反應。和氣體一樣，電漿的形狀和體積並非固定，而是會根據容器而改變；但和氣體不一樣的是，在磁場的作用下，它會形成各種結構，例如絲狀物、圓柱狀物和雙層等。

電漿是宇宙重子物質最常見的形態，其中大部分存在於稀薄的星系際空間（特別是星系團內介質）和恆星之中。

電漿從質量和體積上都是宇宙中最常見的物質相態。大部分來自太空的可見光都源於恆星，而恆星是由電漿所組成，其溫度所對應的輻射含較強的可見光。更巨觀地來看，宇宙絕大部分普通物質（即重子物質）都位於星系際空間，同樣是由電漿組成，其溫度則高得多，主要輻射X-射線。儘管如此，如果納入普通物質以外所有類型的能量，那么在全宇宙的總能量密度中，就有96%不屬於普通物質（進而也不是電漿），而是冷暗物質和暗能量。

1937年，漢尼斯·阿爾文論證，如果宇宙充斥著電漿，這些物質就會產生電流，從而產生星系尺度上的磁場。在獲得諾貝爾物理學獎後，他又強調：

要了解某個電漿區域內的各種現象，既要測繪出磁場，又要測繪出電場和電流。太空中布滿了縱橫交錯的電流網路，能夠在大尺度乃至非常大尺度上傳遞能量和動量。這些電流往往會縮成絲狀或表面電流，後者很有可能會使太空──星際和星系際空間──形成一種胞狀結構。

太陽和其他恆星一樣是由電漿所組成。其最外層稱為日冕，是溫度約為10K的電漿，從太陽表面開始向整個太陽系擴張，充斥行星際空間，並止於日球層頂。在日球層頂以外，也充斥著電漿星際介質。連無法直接觀測的黑洞相信也是通過吸入吸積盤中的電漿而壯大的，而且和由發光電漿所組成的相對論性噴流有緊密的聯繫，如延伸5千光年之遙的室女A星系噴流。

電漿中如果有塵粒，淨負電荷會積累在塵粒上，這些塵粒的性質類似於質量很大的陰離子，且可以視為電漿的一個組成部分。