［Electric Double Layers 電気的ダブル・レイヤー（二重層）］
Stephen Smith September 9, 2020Picture of the Day
Double layers surround Earth, blocking high energy charged particles from space.
ダブル・レイヤー（二重層）が地球を取り囲み、高エネルギーの荷電粒子を宇宙から遮断します。
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September 9, 2020
ダブル・レイヤー（二重層）はまた、同様に荷電粒子を加速することもできます。
「私たちはもう一度学ぶ必要があります、実験との接触のない科学は、想像上の推測に完全に迷い込む可能性が高い企てです。」
— ハネス・アルフベン
欧州宇宙機関（ESA）からの最近のプレスリリースは、宇宙探査をより経済的にする将来の技術に関する情報を提供しています。
〈https://en.wikipedia.org/wiki/Future_of_space_exploration〉
新しいイオン・スラスタ・テクノロジーは、2つの電極間に電気アークをパルスすることで機能し、推進剤を蒸発させると同時に、電磁界によって加速される荷電粒子の流れ（プラズマ）を生成します。
ダブル・レイヤー（二重層）は、電荷が流れるとプラズマ内に形成されます。
ダブル・レイヤー（二重層）は、地球のプラズマ環境だけでなく、恒星達の周りにも見られますが、オーロラやパルサーからの電磁放射などの現象を作成します。
〈http://www.thunderbolts.info/tpod/2010/arch10/100331pulsars.htm〉
プラズマのパイオニアでノーベル賞受賞者、アーヴィング・ラングミュアは、さまざまなガス中を移動する荷電粒子の挙動を調べました。
彼は電離ガスについて言及したときに「プラズマ」という言葉を最初に作り出し、それらがイオンを超音速に加速したことを発見しました。
ダブル・レイヤー（二重層）は自己生成します、そのため、効果は効率的な宇宙船推力メカニズムに組み込まれています。
前述のように、ダブル・レイヤー（二重層）はプラズマ内に形成される電荷分離領域です。
それは、反対に帯電した2つの平行な層で構成されていて、層全体に電圧降下と電界が発生します。
これらの領域は、電子と正イオンを反対方向に加速します。
移動電荷は電気を生成するため、電流が存在します。
十分に大きな電位低下と層分離がある場合、電子は相対論的な速度まで加速し、シンクロトロン放射を生成する可能性があります。
ノーベル賞受賞者のハンネス・アルフベンは、二重層を次のように説明しています、
「…プラズマによって形成されるプラズマ形成は
―この単語の物理的な意味で
—環境からそれ自身を守ります。
それは、似ています、プラズマ（血漿）が細胞壁によって
―この単語の生物学的意味で
―環境からそれ自身を守ります。
何度も書いたように、電気は10 ^ 20電子ボルト以上のエネルギーで荷電粒子を加速することができます。
〈http://www.fieldp.com/cpa.html〉
電気は電荷が流れるための回路が必要で、電流は磁場を形成するので、その磁場は電流を狭める傾向があります。
以前の「今日の写真」の記事では、その狭窄したチャネルをベネットのピンチまたはZピンチとして識別しました。
粒子加速器による実験室実験は、電流の挟まれたフィラメントが長い距離にわたってコヒーレントなままであることを確認します。
時々、ダブル・レイヤー（二重層）が回路内の電荷の流れを妨害するかもしれません、両端に電圧の壊滅的な上昇を引き起こします。
爆発するダブル・レイヤー（二重層）の強力なエネルギー放出は、遮断器が誤って開かれたとき、に送電開閉所で時々観察され、または、SAFIREプロジェクトのような電気実験では、数百万ボルトが突然生成されます。
〈〉
プラズマ物理学者、ハンネス・アルフベンは、彼はいくつかの重大な事故を調査するために彼がスウェーデンの電力会社と契約したときにそのような出来事を特定しました。
送電回路で使用されるいくつかの水銀アーク整流器は、明らかな理由もなく爆発しました。
〈〉
アルフベンは、プラズマ・フロー内の不安定なダブル・レイヤー（二重層）として原因を特定しました。
彼が書きました：
「スウェーデンでは、水力は北にあり、産業は南にあります。
〈https://ntrs.nasa.gov/citations/19870010655〉
約1000 kmの距離にわたるこれらの地域間の電力の移動は、最初に交流で行われました。
直流伝送はより安価になるとわかったので、水銀整流器が開発されました。
そのようなシステムは通常はうまく機能していることがわかりましたが、整流器が巨大な過電圧を生成することが時折起こりました、膨張した電気火花が整流ステーションを満たし、かなりの害を与えました…アーク整流器は、交流サイクルの半分の間、高い電圧に耐えるために、非常に低圧の水銀蒸気を持っている必要があります。
一方、他の半サイクル中に大電流を流すことができると云うことです。
非常に低い圧力ではプラズマが十分な電流を運ぶことができなかったため、これら2つの要件は矛盾していることがわかりました。
電流密度が高すぎると、爆発するダブル・レイヤー（二重層）が形成されることがあります。
これは、プラズマ内に高真空の領域が生成されることを意味します：
プラズマは電流を運ぶことをまったく拒否します。
1000 kmのインダクタンスが突然途絶えると、インダクタンスが巨大な過電圧を発生させ、破壊につながる可能性があります。」
宇宙空間には、周波数の広い帯域にわたって電波を放出するダブル・レイヤー（二重層）もあります。
彼らは銀河の物質を同じような構成の領域に分類し、それを凝縮することができます。
それらは、荷電粒子を宇宙線エネルギーに加速することができます。
宇宙空間のダブル・レイヤー（二重層）は、アルフベンの整流器と同じ理由で爆発する可能性があります。
この効果は、恒星フレアやいわゆる「新星」の爆発で見られます。
プラズマは荷電粒子で構成されているため、それらの動きは、磁場を生成する電流を構成します。
結果として生じる磁場で電子が螺旋状になり、極端なものを含むすべての高エネルギー周波数で輝く極端紫外線、X線、ガンマ線などのシンクロトロン放射を作成します。
宇宙プラズマとその活動は、実験室で複製することができ、宇宙に生息する大規模構造への洞察を可能にします。
重力は実験室で調べることができないので、天体の重力のみのモデルに関するコンセンサス意見は、瀕死の状態に苦しんでいます。
スティーブン・スミス
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September 9, 2020
Double layers can accelerate charged particles, as well.
ダブル・レイヤー（二重層）はまた、同様に荷電粒子を加速することもできます。
“We have to learn again that science without contact with experiments is an enterprise which is likely to go completely astray into imaginary conjecture.”
— Hannes Alfvén
「私たちはもう一度学ぶ必要があります、実験との接触のない科学は、想像上の推測に完全に迷い込む可能性が高い企てです。」
— ハネス・アルフベン
A recent press release from the European Space Agency (ESA) provides information about future technologies that will make space exploration more economical.
欧州宇宙機関（ESA）からの最近のプレスリリースは、宇宙探査をより経済的にする将来の技術に関する情報を提供しています。
〈https://en.wikipedia.org/wiki/Future_of_space_exploration〉
The new ion thruster technology works by pulsing an electric arc between two electrodes, vaporizing the propellant, while at the same time creating a stream of charged particles (plasma), which is accelerated by an electromagnetic field.
新しいイオン・スラスタ・テクノロジーは、2つの電極間に電気アークをパルスすることで機能し、推進剤を蒸発させると同時に、電磁界によって加速される荷電粒子の流れ（プラズマ）を生成します。
A double layer forms in plasma when electric charge flows through it.
ダブル・レイヤー（二重層）は、電荷が流れるとプラズマ内に形成されます。
Double layers are found in the plasma environment of Earth, as well as around the stars, creating phenomena like aurorae and electromagnetic radiation from pulsars.
ダブル・レイヤー（二重層）は、地球のプラズマ環境だけでなく、恒星達の周りにも見られますが、オーロラやパルサーからの電磁放射などの現象を作成します。
〈http://www.thunderbolts.info/tpod/2010/arch10/100331pulsars.htm〉
Plasma pioneer and Nobel laureate, Irving Langmuir studied the behavior of charged particles moving through various gases.
プラズマのパイオニアでノーベル賞受賞者、アーヴィング・ラングミュアは、さまざまなガス中を移動する荷電粒子の挙動を調べました。
He was the first to coin the term “plasma” when referring to ionized gas, finding that they accelerated ions to supersonic velocities.
彼は電離ガスについて言及したときに「プラズマ」という言葉を最初に作り出し、それらがイオンを超音速に加速したことを発見しました。
Double layers are self-generating, so the effect has been incorporated into an efficient spacecraft thrust mechanism.
ダブル・レイヤー（二重層）は自己生成します、そのため、効果は効率的な宇宙船推力メカニズムに組み込まれています。
As mentioned, a double layer is a charge separation region that forms in plasmas.
前述のように、ダブル・レイヤー（二重層）はプラズマ内に形成される電荷分離領域です。
It consists of two oppositely charged parallel layers, resulting in a voltage drop and an electric field across the layer.
それは、反対に帯電した2つの平行な層で構成されていて、層全体に電圧降下と電界が発生します。
These regions accelerate electrons and positive ions in opposite directions.
これらの領域は、電子と正イオンを反対方向に加速します。
Since moving electric charges generate electricity, there is an electric current present.
移動電荷は電気を生成するため、電流が存在します。
If there are sufficiently large potential drops and layer separation, electrons might accelerate to relativistic velocities, producing synchrotron radiation.
十分に大きな電位低下と層分離がある場合、電子は相対論的な速度まで加速し、シンクロトロン放射を生成する可能性があります。
Nobel prize winner Hannes Alfvén described a double layer as, “… a plasma formation by which a plasma
—in the physical meaning of this word
—protects itself from the environment.
ノーベル賞受賞者のハンネス・アルフベンは、二重層を次のように説明しています、
「…プラズマによって形成されるプラズマ形成は
―この単語の物理的な意味で
—環境からそれ自身を守ります。
It is analogous to a cell wall by which a plasma
—in the biological meaning of this word
—protects itself from the environment.”
それは、似ています、プラズマ（血漿）が細胞壁によって
―この単語の生物学的意味で
―環境からそれ自身を守ります。
As written many times in the past, electricity can accelerate charged particles with energies of 10^20 electron volts or more.
何度も書いたように、電気は10 ^ 20電子ボルト以上のエネルギーで荷電粒子を加速することができます。
〈http://www.fieldp.com/cpa.html〉
Since electricity requires a circuit for charge to flow, and an electric current forms a magnetic field, that field tends to constrict the current.
電気は電荷が流れるための回路が必要で、電流は磁場を形成するので、その磁場は電流を狭める傾向があります。
Previous Picture of the Day articles identify that constricted channel as a Bennett pinch, or z-pinch.
以前の「今日の写真」の記事では、その狭窄したチャネルをベネットのピンチまたはZピンチとして識別しました。
Laboratory experiments with particle accelerators confirm that the pinched filaments of electric current remain coherent over large distances.
粒子加速器による実験室実験は、電流の挟まれたフィラメントが長い距離にわたってコヒーレントなままであることを確認します。
At times, a double layer might interrupt charge flow in the circuit, causing a catastrophic rise in voltage across it.
時々、ダブル・レイヤー（二重層）が回路内の電荷の流れを妨害するかもしれません、両端に電圧の壊滅的な上昇を引き起こします。
The powerful energy release of the exploding double layer is sometimes observed in power transmission switchyards when a circuit breaker is opened incorrectly, or in electrical experiments like the SAFIRE project, when millions of volts are suddenly produced.
爆発するダブル・レイヤー（二重層）の強力なエネルギー放出は、遮断器が誤って開かれたとき、に送電開閉所で時々観察され、または、SAFIREプロジェクトのような電気実験では、数百万ボルトが突然生成されます。
〈〉
Plasma physicist, Hannes Alfvén identified occurrences like that when he was contracted by the Swedish Power Company to investigate some serious accidents.
プラズマ物理学者、ハンネス・アルフベンは、彼はいくつかの重大な事故を調査するために彼がスウェーデンの電力会社と契約したときにそのような出来事を特定しました。
A few of the mercury arc rectifiers used in the power transmission circuits had exploded for no apparent reason.
送電回路で使用されるいくつかの水銀アーク整流器は、明らかな理由もなく爆発しました。
〈〉
Alfvén identified the cause as unstable double layers within the plasma flow.
アルフベンは、プラズマ・フロー内の不安定なダブル・レイヤー（二重層）として原因を特定しました。
He wrote:
“In Sweden the waterpower is located in the north, and the industry in the south.
彼が書きました：
「スウェーデンでは、水力は北にあり、産業は南にあります。
〈https://ntrs.nasa.gov/citations/19870010655〉
The transfer of power between these regions over a distance of about 1000 km was first done with a.c.
約1000 kmの距離にわたるこれらの地域間の電力の移動は、最初に交流で行われました。
When it was realized that d.c. transmission would be cheaper, mercury rectifiers were developed.
直流伝送はより安価になるとわかったので、水銀整流器が開発されました。
It turned out that such a system normally worked well, but it happened now and then that the rectifiers produced enormous over-voltages so that fat electrical sparks filled the rectifying station and did considerable harm
…An arc rectifier must have a very low pressure of mercury vapor in order to stand the high back voltages during half of the a.c. cycle.
そのようなシステムは通常はうまく機能していることがわかりましたが、整流器が巨大な過電圧を生成することが時折起こりました、大量の電気火花が整流ステーションを満たし、かなりの害を与えた…アーク整流器は、交流サイクルの半分の間、高い電圧に耐えるために、非常に低圧の水銀蒸気を持っている必要があります。
On the other hand, it must be able to carry large currents during the other half-cycle.
一方、他の半サイクル中に大電流を流すことができると云うことです。
It turned out that these two requirements were conflicting, because at a very low pressure the plasma could not carry enough current.
非常に低い圧力ではプラズマが十分な電流を運ぶことができなかったため、これら2つの要件は矛盾していることがわかりました。
If the current density is too high, an exploding double layer may be formed.
電流密度が高すぎると、爆発するダブル・レイヤー（二重層）が形成されることがあります。
This means that in the plasma a region of high vacuum is produced:
the plasma refuses to carry any current at all.
これは、プラズマ内に高真空の領域が生成されることを意味します：
プラズマは電流を運ぶことをまったく拒否します。
At the sudden interruption of the 1000 km inductance produces enormous over-voltages, which may be destructive.”
1000 kmのインダクタンスが突然途絶えると、インダクタンスが巨大な過電圧を発生させ、破壊につながる可能性があります。」
There are also double layers in space that emit radio waves over a broad band of frequencies.
宇宙空間には、周波数の広い帯域にわたって電波を放出するダブル・レイヤー（二重層）もあります。
They can sort galactic material into regions of like composition and condense it.
彼らは銀河の物質を同じような構成の領域に分類し、それを凝縮することができます。
They can accelerate charged particles to cosmic ray energies.
それらは、荷電粒子を宇宙線エネルギーに加速することができます。
Double layers in space can explode for the same reason as Alfvén’s rectifiers, releasing more energy than is locally present.
宇宙空間のダブル・レイヤー（二重層）は、アルフベンの整流器と同じ理由で爆発する可能性があります。
This effect can be seen in stellar flares or so-called “nova” outbursts.
この効果は、恒星フレアやいわゆる「新星」の爆発で見られます。
Since plasma is composed of charged particles, their movement constitutes an electric current, which generates a magnetic field.
プラズマは荷電粒子で構成されているため、それらの動きは、磁場を生成する電流を構成します。
Electrons spiral in the resulting magnetic field, creating synchrotron radiation that can shine in all high-energy frequencies, including extreme ultraviolet, X-rays, and gamma rays.
結果として生じる磁場で電子が螺旋状になり、極端なものを含むすべての高エネルギー周波数で輝く極端紫外線、X線、ガンマ線などのシンクロトロン放射を作成します。
Cosmic plasmas and their activity can be replicated in the laboratory, allowing insights into the large-scale structures that populate the Universe.
宇宙プラズマとその活動は、実験室で複製することができ、宇宙に生息する大規模構造への洞察を可能にします。
Since gravitational forces cannot be examined in the laboratory, consensus opinions about the gravity-only model of celestial objects suffer from a moribund condition.
重力は実験室で調べることができないので、天体の重力のみのモデルに関するコンセンサス意見は、瀕死の状態に苦しんでいます。
Stephen Smith
スティーブン・スミス
