文．圖：太空艦長 老虎

物質的三態

    大家都知道物質有三態：固態、液態、氣態。以最常見的冰（固態）為例子：當冰吸收了足夠的能量之後，就轉變為水（液態）；當水又吸收了足夠的能量，就會轉變為水蒸氣（氣態）。一般來說，固態和液態之間的體積變化並不大，但是變成氣態之後的體積，則往往是固態或液態的百倍、甚至千倍。

    雖然水的固、液、氣三態具有的能量不同，體積大小也不一樣，但是三者都同樣是由一個氧原子和兩個氫原子所構成的水分子組成。由於分子本身不帶電，相互間的作用力很小，所以當水蒸氣分子再次吸收能量時，分子便開始離化成為帶負電的電子，以及帶有正電的氧離子和氫離子，而成為另一種新的物質形態。由於是由中性分子變化來的，所以電子和離子的電荷總和仍然是「零」，也就是依舊保持電中性。

物質的第四態：電漿

   前面所提到的新的物質形態，就叫做物質的第四態：電漿態。事實上，所有物質都具有四態，縱使鐵、石也都不例外。

    電漿是由一群帶電粒子所組成，所以當有一部分受到外力作用時，遠處部份的電漿，乃至整群的電漿粒子都會受到影響，這叫做「電漿的群體效應」。

    小朋友可以利用彈簧，把黑白保麗龍球互相間隔串成立體狀，來製作電漿的模型。如果黑球表示正離子、白球表示電子或負離子，那麼，你會發現，只要輕敲其中的一個白球，整個立體結構都會受影響而振動起來。

    因為如此綿密的關連，再加上電子可以自由移動，這使得電漿本身除了強大的群體性之外，也具有良好的導電性和導熱性。還有，因為電漿中正、負離子的個數幾乎是一比一，因此電漿還呈現電中性。

日常生活中的電漿

    電漿對大家來說，似乎是個新名詞，不過，其實日常生活中最常見的日光燈，就是電漿的應用！當我們開燈時，點燈器會產生極高的電壓，並產生電漿粒子，這些電漿粒子會轟擊燈管中的水銀蒸氣、螢光物質，而使其發光。當然五顏六色的霓虹燈也相同原理。另外，像電視機及電腦螢幕後面的陰極（電子）槍內，也都有電漿存在，可見人類一直在從事電漿的運用。

自然界的電漿

    自然界中的電漿更不可勝數，太陽就是融熔態的電漿體。此外，彗星的離子尾、南北極的極光，乃至大氣閃電，都是呈現物質第四態的電漿。嚴格說來，整個宇宙物質主要是以電漿態的形式呈現，固、液、氣三態反而只佔極小的一部分。就太空而言，更有百分之九十五都呈現電漿態呢！

電離層

    地球附近電漿最多的地方，是大約距離地表三百公里附近、叫做電離層的地方。電離層的產生，主要是因為稀薄的大氣分子，受到太陽光中強大能量的Ｘ光、超紫外線及紫外線的照射，而離化成電漿態。

    早期人類雖然不是十分明瞭電離層的存在，卻早已用它來反射電波。例如地面兩點遠距離的無線電通訊，及收音機的調幅（AM）廣播，便都是藉由電離層中的電將來反射電波的唷！人造衛星通訊，則要避免電離層電漿所引起的干擾！

結語

    由於地球磁場的關係，台灣距地表三百至五百公里的高空，是全世界電漿濃度最大的區域，一般稱為「赤道異常區」。濃稠的電離層，對地面及衛星通訊，乃至定位和導航有極大的阻礙、擾亂和影響。研究電離層中電漿結構和變化，正是一九九九年初發射的中華衛星一號科學實驗衛星的主要科學目的之一。