德拜球是等离子体物理理论的核心概念。在等离子体内部压差为零的理想状态中，荷电粒子的德拜球为球状或球层状。然而，在等离子体内部压差不为零的状态中，荷电粒子的德拜球及其德拜长度会同时发生拓变。同理，在电解质溶液内部压差不为零状态中，离子的离子氛及其德拜长度也会同时发生拓变。另外，在电磁场作用中，等离子体内荷电粒子的德拜球及其德拜长度也拓变。

1.     等离子体物理理论的核心概念为德拜球。

2.     在等离子体中，任一个荷电粒子的外面会形成一个球状或球层状的由多个荷电粒子组成的区域，被称为德拜球，其整体荷电与中心荷电粒子的等量异号。球状或球层状德拜球只在等离子体内部压差为零的理想条件下存在。如图1所示。

德拜球是一个半径为德拜长度   的体积。德拜长度是等离子体物理学、电解质和胶体（DLVO 理论）中的一个重要参数（1，2）。

典型值

3.     在等离子体流体内部压差不为零状态中，荷电粒子的德拜球会发生拓变。例如，沿压力减小方向，会发生胡萝卜形或彗星状的拓变。如图2所示。

4.     伴随德拜球发生拓变，德拜长度也拓变。

5.     另外，在电磁场作用下，等离子体内荷电粒子的德拜球及其德拜长度也会变化。

6.     同理，对于电解质溶液，在电解质溶液内部压差不为零状态下，或在电磁场作用下，离子的离子氛及其德拜长度也会变化。

7.     在电磁场中，由于洛伦磁力作用，等离子体中荷电粒子的德拜球会发生拓变（3）。例如，在一个均匀磁场中，荷电粒子的运动在平行磁场方向上的阻力小于在垂直于磁场方向上，荷电粒子的德拜球会由球形拓变为椭球形。如图3所示。

图1.理想状态中德拜球

红点表示中心荷电粒子，蓝色表示德拜球。

图2，在等离子体内部压差不为零状态中德拜球的拓变

红点表示中心荷电粒子，黑线表示德拜球的外轮廓。在等离子体内部压差不为零状态中，荷电粒子的德拜球会沿压力减小方向发生胡萝卜形的拓变。

图3. 在均匀磁场中德拜球的拓变

在均匀磁场中，在平行于磁场方向上，理想状态下等离子体中荷电粒子的德拜球被拉长，而在垂直于磁场方向上，德拜球被压扁，即德拜球拓变成椭球形。

结论

1.     德拜球及其德拜长度依据等离子体环境变化而变。

2.     在经典等离子体物理理论中的德拜长度，其计算公式中未涉及压差等客观实际存在的因素。因此，必须对目前流行的德拜长度的所谓“典型值”进行大修正，才能符合实际状态，尤其在磁层、太阳风、星际介质和星系间介质中的德拜长度的典型值。

参考文献

1.        Debye length，https://www.plasma-universe.com/debye-length/

2.        Debye length，https://en.wikipedia.org/wiki/Debye_length

3.        Lorentz force ，https://en.wikipedia.org/wiki/Lorentz_force