Magneetiline näpistus

Laenguga osakeste liikumistrajektoori ümber tekib magnetväli, mis surub neid osakesi üksteisele lähemale vaatamata sama laenguga osakeste omavahelisele tõukumisele. Elektrit juhtiva keskkonna kokkusurumist magnetvälja poolt nimetatakse paljude nimedega (tõlkisin otse ja ei leidnud kindlaid eestikeelseid vasteid) nagu näiteks magneetiline näpistus, z-näpistus, näpistusefekt, Bennet'i näpistus ja elektromagneetiline näpistus. See kokkusurumine annab nähtavale elektrivoolule tuttava peene ja kohati haruneva välimuse.
See efekt põhjustab äikesele, virmalistele ja päikesest väljuvatele jugadele omaseid kujusid.
1905. aastast pärineb üks varasemaid teooriaid magneetilisest näpistusest. Vaadati välguga pihta saanud vasktoru, mis oli kokku surutud ja oletati, et tugeva vooluga kaasnenud magnetväli võis toru kokkusurujaks olla.
Paarkümmend aastat hiljem sai see efekt termotuumareaktsioonide uurimise tõttu lisakasutuse. 1946. aastal tehti patenditaotlus termotuumareaktsioonide esilekutsumiseks z-näpistusega.

Z-näpistust on tugevalt esile kutsutud z-masinas. Sellest juhitaks ~100 nanosekundiga läbi kümnete miljonite amprite jagu voolu, mis liigub osalet juuksekarvadest peenemate kiiresti lagunevate juhtmete sees ja osaliselt magnetvälja tõttu kokkusurutuna keskel oleva testobjektini. Sellega kaasneb tugev EMP, mis põhjustab omakorda ümberolevatel objektidel välgu laadsete nähtuste teket, mis samuti püsivad peenetena olles oma magnetvälja sees.
Kasutatud peened juhtmed on vertikaalsed ja üksteise suhtes paralleelsed. Voolu läbimisel aurustuvad need tekitades ioniseeritud gaasi (plasma), mis surutaks kokku tekkiva magnetvälja tõttu pliiatsist väiksemaks kuni need ei saa enam lähemale ja tekkinud sadade miljonite kuni mõne miljardi kraadisest plasmast hakkab energia väljuma muuhulgas röngtenkiirgusena.

Z-näpistuse korral võidakse kasutada ioniseeritud gaasi (ülal pildil vesinik) läbi mille juhitakse elektrit. Tegemist on omamoodi näitena Lorentzi jõust. Üheks näiteks Lorentzi jõust on see, et kui kaks paralleelset juhet vahendavad samasuunalist elektrivoolu, siis nende vahel on tõmbuv jõud. Plasmas on ioniseeritud osakesed elektrijuhiks ja need transpordivad elektrit samas suunas olles seetõttu omavahelise tõmbega. See on enamasti lühiajaline efekt kuna vajaliku voolu jaoks kasutatakse kondensaatoreid, mille energia saadetakse korraga eelnevalt ioniseeritud gaasi põhjustades selles korraks peene kokkusurutud ala.

Tavaliselt kasutatakse z-näpistusega termotuumareaktsioonide tekitamisel toroidset ruumi (sõõriku kujuline), milles võib magneetilist näpistust kauem alal hoida. Sellisel juhul ehitatakse nende tunneli ümber suur elektromagnetiline transformaator, millest saab voolu läbi juhtides soovitud tugevuse ja suunaga magnetvälja tekitada. Magnetväli ise paneks sees loodud plasma ioonid soovitud suunas tiirlema.
Üks nimetus sellisele ruumile on tokamak. Termotuumareaktsionide tekkeks peab selle temperatuur olema üle 10 000 elektronvolti osakese kohta, mis on üle 100 miljonit kraadi C.

Birkeland'i voolud on üldnimetus laenguga osakeste vooludele, mis liiguvad koos Maa magnetväljaga atmosfääri ülaosani, kus need liiguvad mõnda aega horisontaalselt virmaliste tekkealas. Laenguga osakesed võivad pärineda päikesest. Klipp virmalistest.
Kaudselt oletas Birkeland osakeste voolu selle pärast, et kasutades ülalnähtavat magnetpoolustega anoodi ja juhtides sellele elektronkiiri, koondusid elektronide joad põhiliselt magneti poolustele kuigi eksperimentaalselt tõestati sellel kõrgustel laenguga osakeste olemasolu raketiga üle 50 aasta pärast Birkelandi surma.
Birkelandi voolus on tavaolekus ~100 000 amprit voolu, mis kasvab virmaliste ajal miljoni amprini. Kaks samasuunalist Birkelandi voolu on omavahelises tõmbes, mis suureneb lähenedes eksponentsiaalselt. Vastasuunaliste voolude puhul on tõukav jõud, mis kasvab lähedusega.
Kuna samasuunalised osakesed tõmbuvad omavahel kokku peenemateks kiududeks, siis on virmalisi loetud üheks näiteks z-näpistusest.