Ученые засылают внутрь плазмы своих разведчиков. Их называют зондами.
На рисунке вы видите, что между катодом и анодом располагается небольшой «столбик».
Стеклодув, который изготовляет разрядную трубку, делает и этот зонд. Он покрывает стеклом тоненькую проволочку, оставляя голым только самый конец. Потом эту проволоку пропускают через корпус трубки, запаивают — и зонд готов.
Когда в трубке вспыхнет разряд, кончик зонда принимает заряд, равный заряду той точки разряда, где этот зонд находится. Специальный вольтметр, включенный между зондом и одним из электродов трубки, например катодом, покажет величину этого заряда. Помещая зонды в разные точки разряда, ученые легко узнают, как распределяются в трубке заряды. Перепад напряжения вблизи катода при тлеющем разряде удалось обнаружить именно таким способом.
Я рассказал о самом простом зонде. Имеются зонды посложнее — в виде цилиндриков, шариков, плоских пластинок. Есть холодные и раскаленные зонды, неподвижные и перемещающиеся. Методом зондирования разряда удалось подсчитать количество электронов в разных точках разряда, процент молекул газа, превратившихся в ионы, а также энергию теплового движения электронов.
Помните, что температура тлеющего разряда чуть-чуть выше температуры нашего тела? Но это температура плазмы в целом. С помощью зондов удалось выявить, что электроны в этой чуть теплой плазме имеют энергию, соответствующую температуре в несколько тысяч градусов.
Зондовый метод не единственный. Не менее надежным является другой — оптический.
Свет — обязательный спутник плазмы. Излучает его она не беспорядочно, не как попало, а по строгим физическим законам. Десятки приборов ловят световые лучи плазмы и помогают ответить на вопросы, которые прежде ставили ученых в тупик.
Попробуйте, например, определить температуру внутри огненного шнура дуги. Ни один термометр не выдержит «жары» в тысячи градусов — он расплавится. Но ученые и не думают помещать туда термометры. Они узнают температуру газа по силе и по характеру его свечения.
Оптические приборы дают возможность, не влезая в плазму, узнать, какой процент молекул газа излучает свет, определить, с какой скоростью они движутся.
Приборы чутко реагируют на рождение новых веществ в разряде и позволяют безошибочно определить, какие примеси имеются в газе.
Подробнее о роли видимых и невидимых лучей, испускаемых плазмой, мы еще поговорим.
Большую трудность представляет изучение разрядов, которые протекают очень быстро. К таким относятся искровой разряд и все высокочастотные разряды.
При их изучении ученые часто пускают в дело осциллографы — электронные приборы, во многом похожие на телевизоры. У осциллографа тоже есть экран, на котором появляется изображение, только не людей, а зеленых светящихся линий. Эти «живые» линии-змеи говорят о многом: о том, как изменяются напряжение и ток в трубке, какие импульсы тока возникают при разряде, как начинается и как заканчивается разряд.
При изучении искровых разрядов, например, молний, большую помощь оказывает фотографирование разряда. Но для этого применяются не обычные фотоаппараты, а сверхскоростные фотокамеры. Сейчас созданы и используются камеры, которые делают в секунду сотни тысяч и миллионы снимков. На Брюссельской выставке, например, СССР демонстрировал фотокамеру, делающую тридцать три миллиона снимков в секунду!
Несмотря на свою сложность, такие приборы незаменимы при изучении разрядов. Они позволяют увидеть всю мгновенную жизнь искры или другого разряда, начиная с момента рождения и кончая исчезновением плазмы.
Но плазму «штурмуют» не только в лабораториях. Ею занимаются и ученые-теоретики, вооруженные знаниями математики и физики.
Нагромождая этажи сложных формул, эти ученые пишут математическую летопись плазмы. Они предсказывают то, что потом должен подтвердить опыт.
Ученые-теоретики и ученые-экспериментаторы сообща раскрывают законы электродинамики — науки о движущихся электрических зарядах. В этом содружестве — залог окончательного покорения плазмы.