朗道阻尼和等离子体

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朗道阻尼和等离子体之间的区别

朗道阻尼 vs. 等离子体

朗道阻尼是等离子体中由于波和粒子之间的共振导致的波阻尼，是一种无碰撞阻尼，最初是在1946年由苏联物理学家列夫·朗道提出的。人们一度认为物理上没有这种机制，这只是纯粹的数学结果。J.M.Dawson从波和粒子的能量交换的角度推导出朗道阻尼，1960年代又在实验上证实了这个现象。 朗道阻尼的起因是波和粒子之间的相互作用而导致的能量交换。相速度为v_的波能够与速度近似为v_的粒子发生强烈的相互作用，其结果是速度略微大于v_的粒子减速，失去能量，速度略微小于v_的粒子加速，得到能量。考虑在一个具有麦克斯韦速度分布的无碰撞等离子体中，速度略微小于v_的粒子总是比速度略微大于v_的粒子数目稍微多一点，其结果是得到能量的粒子比失去能量的粒子越多，粒子的总能量增加，则波的总能量减少，这样就表现为波的一种阻尼效应。如果波和粒子的速度相差很远，比如电磁波以光速传播，远大于电子、离子的热运动速度，则不会有朗道阻尼。 朗道阻尼也可以用一种直观但并不严格的物理情景解释，如右图所示。将朗缪尔波想像成海洋上的波浪，粒子如同漂浮在上面的船。如果船运动的速度略微小于波浪传播的速度，在与波浪相对静止的参考系看来，粒子被波浪推动；反之如果船的运动速度略微大于波速，粒子则推动波浪。 朗道阻尼通常可以分为线性朗道阻尼和非线性朗道阻尼两种。朗道阻尼在短波情况下表现得很显著，在长波情况下则可以忽略。这就是为什么实验上通常只能观察到长波的等离子体波，而难以观察到短波的等离子体波。. --（又稱--）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，會變為等離子體。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。 由於等離子體含有許多載流子，因此它能夠導電，對電磁場也有很強的反應。和氣體一樣，等離子體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。 等離子體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。.