Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
Плазманың параметрлері, оның ішінде олардың кеңістіктік және уақыт бойынша таралуы, көптеген реттерге өзгереді. Дегенмен, сырттай өте әртүрлі болып көрінетін плазмалардың мінез-құлқында маңызды ұқсастықтар бар. Плазма мінез-құлқының масштабын түсіну тек теориялық маңызы ғана емес. Ол зертханалық тәжірибелердің нәтижелерін үлкен, табиғи немесе жасалма плазмаларға қолдануға мүмкіндік береді. Бұл жағдай, ұшақтарды сынауға немесе жел тоннельдерінде табиғи турбулентті ағынды кіші масштабты модельдермен зерттеуге ұқсас. Ұқсастық түрлендірулері (немесе ұқсастық заңдары) плазманың қасиеттерінің бірдей сипаттамаларын сақтап қалу үшін қалай өзгеретінін анықтауға көмектеседі. Алғашқы қадам – жүйені басқаратын заңдарды өлшемсіз формада көрсету. Өлшемсіз параметрлерді таңдау ешқашан бірегей болмайды және көбінесе жүйенің белгілі бір аспектілерін назардан тыс қалдыру арқылы ғана мүмкін болады. Плазманы сипаттайтын бір өлшемсіз параметр – ион мен электрон массасының қатынасы. Бұл сан өте үлкен болғандықтан, кем дегенде 1836-ға тең, теориялық талдауларда оны шексіз деп қарастырады, яғни электрондар массасыз немесе иондар шексіз массалы деп есептеледі. Сандық зерттеулерде кері проблема жиі туындайды. Нақты масса қатынасын қолданса, есептеу уақыты тым ұзақ болады, сондықтан жасанды түрде кішірақ, бірақ әлі де үлкен мән, мысалы 100, қолданылады. Кейбір құбылыстарды, мысалы, төменгі гибридтік тербелістерді талдау үшін нақты мәнді пайдалану қажет.
The parameters of plasmas, including their spatial and temporal extent, vary by many orders of magnitude. Nevertheless, there are significant similarities in the behaviors of apparently disparate plasmas. Understanding the scaling of plasma behavior is of more than theoretical value. It allows the results of laboratory experiments to be applied to larger natural or artificial plasmas of interest. The situation is similar to testing aircraft or studying natural turbulent flow in wind tunnels with smaller scale models. Similarity transformations (also called similarity laws) help us work out how plasma properties change in order to retain the same characteristics. A necessary first step is to express the laws governing the system in a nondimensional form. The choice of nondimensional parameters is never unique, and it is usually only possible to achieve by choosing to ignore certain aspects of the system. One dimensionless parameter characterizing a plasma is the ratio of ion to electron mass. Since this number is large, at least 1836, it is commonly taken to be infinite in theoretical analyses, that is, either the electrons are assumed to be massless or the ions are assumed to be infinitely massive. In numerical studies the opposite problem often appears. The computation time would be intractably large if a realistic mass ratio were used, so an artificially small but still rather large value, for example 100, is substituted. To analyze some phenomena, such as lower hybrid oscillations, it is essential to use the proper value.
Шектеулер
Бұл ұқсастық түрлендірулері плазманың кейбір негізгі қасиеттерін қамтиды, бірақ барлық плазма құбылыстары осылай масштабталады деп айтуға болмайды. Мысалы, иондалу дәрежесін қарастырайық, ол өлшемсіз шама болғандықтан, жүйе масштабталғанда идеалды жағдайда өзгеріссіз қалуы керек. Бірлік көлемдегі зарядталған бөлшектердің саны ток тығыздығымен пропорционалды, ол x−2 ретінде масштабталады, ал бірлік көлемдегі бейтарап бөлшектердің саны осы түрлендіруде x−1 ретінде масштабталады, сондықтан иондалу дәрежесі өзгермейді, керісінше x−1 ретінде масштабталады.
While these similarity transformations capture some basic properties of plasmas, not all plasma phenomena scale in this way. Consider, for example, the degree of ionization, which is dimensionless and thus would ideally remain unchanged when the system is scaled. The number of charged particles per unit volume is proportional to the current density, which scales as x−2, whereas the number of neutral particles per unit volume scales as x−1 in this transformation, so the degree of ionization does not remain unchanged but scales as x−1.