Fenômenos interessantes !
As instabilidades do plasma sempre foram um problema para a conquista da fusão i resultante de uma combinação de fatores, entre eles a geometria do campo magnético externo aplicado ao plasma.
Por exemplo, a instabilidade do tipo "Flauta", ocorre quando um campo magnético externo é aplicado na mesma direção da coluna de plasma (ver figura 1).
Figura 1 - Derivas devido a uma instabilidade tipo "flauta", numa coluna de plasma magnetizado (ver em Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion by Francis F. Chen).
O plasma possui uma freqüência natural de oscilação, conhecida como freqüência de plasma, e consiste na oscilação dos elétrons livres em torno de suas respectivas posições de equilíbrio.
Um importante fenômeno relacionado a freqüência de plasma, é o fato de ondas eletromagnéticas de freqüência menor que a freqüência de plasma, serem refletidas pelo pelo plasma. Uma aplicação direta deste fenômeno, é o cálculo da densidade de plasma a partir da reflexão ou não, de ondas eletromagnéticas (em geral, ondas de rádio-freqüência). Este mesmo fenômeno é utilizado em telecomunicações, pois a ionosfera terrestre (plasma com freqüência natural na freqüência de rádio), funciona como um "espelho" para determinadas ondas de rádio incidentes, o que permite a comunicação a longas distâncias, via múltiplas reflexões (ver figura 2).
Figura 2 - Ilustração da reflexão de ondas de rádio-freqüência pela ionosfera terrestre (ver em http://www.dae.inpe.br/iono/entrada.htm).
Ainda sobre a ionosfera, outro fenômeno interessante é a onda "whistler" (onda assovio). Eventos naturais como por exemplo, tempestades elétricas em regiões próximas aos pólos, geram ondas que irão se propagar pela ionosfera, num vai e vem entre os pólos sul e norte, acompanhando sempre as linhas de campo magnético da Terra (ver figura 3). Os "assovios" que escutamos ao tentar sintonizar uma dada estação de rádio, são uma prova da propagação de ondas whistler pela ionosfera.
Figura 3 - Ilustração das ondas "whistler" propagando pela ionosfera terrestre ao longo das linhas de campo magnético. A, B e C indicam diferentes freqüências para diferentes linhas de campo (ver em Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion by Francis F. Chen).
Além da freqüência natural, o plasma oscila em inúmeras outras freqüências, sendo que cada freqüência é o resultado da presença ou não de campos magnéticos externos, da geometria destes mesmos campos, da temperatura dos íons e também da propagação de ondas eletromagnéticas que viajam pelo plasma.
Uma das mais interessantes são as ondas de Alfvén, em homenagem ao físico sueco Hannes Alfvén, por suas investigações no campo da magnetohidrodinâmica. Tais ondas, estão ligadas a oscilações dos íons na direção do campo magnético externo aplicado (ver figura 4), além de incrivelmente, distorcerem as linhas de campo magnético, gerando um fenômeno conhecido como "congelamento do campo magnético". Com o campo "congelado", não é possível distinguir entre as linhas de campo magnético e o próprio plasma, visto que ambos possuem a mesma aparência.
Figura 4 - Relação entre as grandezas oscilantes, durante a propagação da onda de Alfvén. Note as linhas de campo magnético externo B distorcidas pelo plasma (ver em Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion by Francis F. Chen).
Várias são as aplicações das ondas de Alfvén: aquecimento de plasmas termonucleares magnetizados e entendimento de processos que ocorrem na atmosfera solar (ver figura 5).
Figura 5 - A esquerda, o arco de plasma que se eleva sob a atmosfera solar e a direita, a aceleração do vento solar. Ambos os eventos podem ser explicados, segundo a teoria de Alfvén sobre a magnetohidrodinâmica (ver em http://www.alfvenlab.kth.se/).