Неустойчивости, волны и неравновесные структуры в плотной низкотемпературной плазме (взгляд на проблему через 50-летие публикаций в журнале “Теплофизика высоких температур”) (Обзор)

Обзор посвящен одной из фундаментальных проблем физики плазмы — волнам и неустойчивостям плотной низкотемпературной плазмы. Неустойчивости возникают во множестве природных явлений. Они влияют на существование неравновесных систем и обеспечивают переход их из одного состояния в другое. Обеспечение устойчивости процесса — центральная проблема для многих технологий, использующих низкотемпературную плазму в качестве рабочего тела. Целью обзора является выделение основных механизмов, приводящих к неустойчивостям, и представление критериев их возникновения в прозрачном физическом виде. Обсуждается метод, позволяющий рассмотреть с единой точки зрения современное состояние проблемы неустойчивостей и распространения волн с заданным значением волнового числа в плотной низкотемпературной плазме газов и паров металлов. Детально рассмотрены акустическая, перегревная, токово-конвективная, ионизационная и иоизационно-полевая неустойчивости. Исследования проводятся в рамках моделей сплошных сред как для плотной плазмы, где температуры электронов и тяжелых частиц (атомов и ионов) практически не отличаются ($T_a\approx T_e$), так и для плазмы, в которой температура электронов отличается от температуры тяжелых частиц ($T_a\ne T_e$). Основное внимание уделяется воздействиям, вызванным силой Ампера, джоулевым тепловыделением и процессами, связанными с изменением состава плазмы (рождением и гибелью частиц) и обменом энергией между компонентами плазмы в отсутствие температурного равновесия. Прослеживается полувековой вклад публикаций ТВТ в исследование данной проблемы.