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Estima-se que mais de 99% do universo visível é constituído de plasma. Plasma domina todo o ambiente terrestre no sistema solar e, mais longinquamente, no espaço interestelar. De forma mais limitada, plasmas naturais surgem próximo da superfície da Terra.
A Física Espacial compreende o estudo do ambiente terrestre no espaço. É um meio dominado por diferentes tipos de plasmas conforme listados abaixo:
Vento solar - Designa o fluxo de partículas carregadas emitidas durante forte atividade solar. Quando estas partículas alcançam a magnetosfera (uma região onde a configuração das linhas de campo magnético da Terra permanece relativamente constante) elas são desaceleradas e defletidas, criando uma estrutura de onda de choque preenchida com plasma.
Ionosfera - Refere-se a um plasma fracamente ionizado pela radiação solar, que se estende de uma altitude de 50 km até 10 raios terrestres com densidade e temperatura variáveis (109 a 1012 partículas carregadas/m3 , 102 a 103 K).
Cinturões de radiação de Van Allen - Partículas de alta energia aprisionadas no campo magnético da Terra (descobertos por James Van Allen em 1958, a partir das primeiras observações da Terra feitas por satélite, os cinturões marcam o início da investigação moderna em física espacial).
A Divisão de Geofísica Espacial do INPE realiza estudos da heliosfera e da magnetosfera, e de todas as relações Sol-Terra (http://www.dge.inpe.br).
A Divisão de Aeronomia do INPE se dedica à pesquisa da ionosfera e pode ser acessada no endereço (http://www.dae.inpe.br).
A Astrofísica estuda a física de fenômenos estelares ricos em plasmas submetidos a condições extremas. Alguns exemplos de plasmas astrofísicos são dados abaixo:
Interiores e atmosferas estelares - O interior estelar é suficientemente quente para atingir o estado de plasma até mesmo para densidades de partículas muito altas (1033 partículas carregadas/m 3, 3×107 K). Reações termonucleares que ocorrem no núcleo solar de alta densidade (1031 partículas carregadas/m 3, 1,5×107 K) são responsáveis pela radiação do Sol. A corona solar é um plasma de densidade e de temperatura relativamente baixas (1010 a 1014 partículas carregadas/m3, 103 a 106 K) que aumentam consideravelmente durante a explosão solar (1014 a 1018 partículas carregadas/m3, 106 a 107 K).
Meio interestelar - Constitui um plasma frio de hidrogênio que existe devido às densidades muito baixas apresentando, portanto, baixas taxas de recombinação (103 a 104 partículas carregadas/m 3, 102 K).
Aceleração de raios cósmicos, evolução de galáxias, fontes intensas de radiação (nebulosas, pulsares) - Fenômenos estudados pela astrofísica moderna por meio de várias teorias envolvendo plasma.
A Divisão de Astrofísica faz pesquisas em astrofísica no INPE (http://www.das.inpe.br). Plasmas astrofísicos são também uma das principais áreas de pesquisa do Instituto de Astronomia e Geofísica da Universidade de São Paulo (http://www.iagusp.usp.br).
Perto da superfície terrestre a ocorrência de plasma é bastante limitada. De fato, a vida só pode existir em bem menos de 1% do universo onde plasmas não ocorrem naturalmente. Dois exemplos bem conhecidos de plasmas naturais nas proximidades da Terra são ilustrados abaixo.
Auroras - Luminescência visível resultante da excitação de átomos e moléculas da atmosfera, quando bombardeados por partículas carregadas expelidas do Sol e defletidas pelo campo geomagnético.
Raios - Descargas elétricas de alta corrente (dezenas a centenas de kA) que ocorrem na atmosfera com uma extensão usual de alguns quilômetros. A fonte externa responsável pela geração dos raios está relacionada com a eletrodinâmica da atmosfera.
A Divisão de Geofísica Espacial do INPE investiga auroras e fenômenos relacionados com a eletricidade atmosférica (http://www.dge.inpe.br).
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