Плазменно-пылевая система в марсианской ионосфере

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Представлена теоретическая модель, описывающая возможный механизм формирования и эволюции плазменно-пылевых облаков, зафиксированных в марсианской ионосфере аппаратом Mars Science Laboratory Curiosity в марте 2021 г. Модель описывает, в частности, седиментацию пылевых частиц в пересыщенных парах углекислого газа, рост пылевых зародышей за счет нуклеации углекислого газа, процессы зарядки пылевых частиц, а также временные изменения электронной и ионной концентраций ионосферной плазмы. Показано, что в рамках данной модели оказывается возможным проиллюстрировать образование слоистой структуры пылевого облака, характерное время седиментации которого составляет несколько минут. Рассчитаны характерные размеры пылевых частиц, соответствующие результатам измерений. Кроме того, рассчитаны характерные заряды пылевых частиц в случаях наличия и отсутствия фотоэффекта. Показано, что при отсутствии фотоэффекта пылевые частицы приобретают отрицательный заряд и, кроме того, наблюдается понижение концентраций ионов и электронов плазмы. В случае наличия фотоэффекта частицы с металлическими примесями несут на себе положительный заряд, концентрация электронов плазмы при этом повышается при сохранении понижения ионной концентрации.

Об авторах

Ю. С. Резниченко

Московский физико-технический институт (научно-исследовательский университет)

Email: dvju@yandex.ru
Россия, Долгопрудный

А. Ю. Дубинский

Институт космических исследований РАН

Email: popel@iki.rssi.ru
Россия, Москва

С. И. Попель

Институт космических исследований РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: izvekova@iki.rssi.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Shukla P.K., Mamun A.A. Introduction to Dusty Plasmas Physics. Bristol/Philadelphia: Institute of Physics Publishing, 2002.
  2. Tsytovich V.N., Morfill G.E., Vladimirov S.V., Thomas H. // Elementary Physics of Complex Plasmas. Berlin/Heidelberg: Springer, 2008.
  3. Fortov V.E., Ivlev A.V., Khrapak S.A., Khrapak A.G., Morfill G.E. // Phys. Reports. 2005. V. 421. P. 1.
  4. Popel S.I., Kopnin S.I., Yu M.Y., Ma J.X., Huang F. // J. Phys. D: Applied Phys. 2011. V. 44. P. 174036.
  5. Klumov B.A., Popel S.I., Bingham R. // Письма в ЖЭТФ. 2000. Т. 72. С. 524.
  6. Клумов Б.А., Морфилл Г.Е., Попель С.И. // ЖЭТФ. 2005. Т. 127. С. 171.
  7. Клумов Б.А., Морфилл Г.Е., Владимиров С.В. // Письма в ЖЭТФ. 2005. Т. 82. С. 714.
  8. von Zahn U., Baumgarten G., Berger U., Fiedler J., Hartogh P. // Atmos. Chem. Phys. 2004. V. 4. P. 2449.
  9. Cho J.Y.N., Röttger J. // J. Geophys. Res. 1997. V. 102. P. 2001.
  10. Gadsden M., Schröder W. Noctilucent Clouds. Berlin: Springer-Verlag, 1989.
  11. Montmessin F., Bertaux J.L., Quémerais E., Korablev O., Rannou P., Forget F., Perriera S., Fussend D., Lebonnoisc S., Rébéraca A. // Icarus. 2006. V. 183. P. 403.
  12. Montmessin F., Gondet B., Bibring J.P., Langevin Y., Drossart P., Forget F., Fouchet T. // J. Geophys. Res. 2007. V. 112. P. E11S90.
  13. Whiteway J.A., Komguem L., Dickinson C., Cook C., Illnicki M., Seabrook J., Popovici V., Duck T.J., Davy R., Taylor P.A., Pathak J., Fisher D., Carswell A.I., Daly M., Hipkin V., Zent A.P., Hecht M.H., Wood S.E., Tamppa-ri L.K., Renno N., Moores J.E., Lemmon M.T., Daerden F., Smith P. // Science. 2009. V. 325 (5936). P. 68.
  14. Hayne P.O., Paige D.A., Schofield J.T., Kass D.M., Kleinböhl A., Heavens N.G., McCleese D.J. // J. Geophys. Res. 2012. V. 117. P. E08014.
  15. https://www.newsru.com/hitech/30may2021/mars_clouds. html
  16. Дубинский А.Ю., Попель С.И. // Письма в ЖЭТФ. 2012. Т. 96. С. 22.
  17. Извекова Ю.Н., Попель С.И. // Физика плазмы. 2017. Т. 43. С. 1010.
  18. Дубинский А.Ю., Резниченко Ю.С., Попель С.И. // Физика плазмы. 2019. Т. 45. С. 913.
  19. Reznichenko Yu.S., Dubinskii A.Yu., Popel S.I. // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V. 1556. P. 012072.
  20. Forget F., Montmessin F., Bertaux J.L., González-Galindo F., Lebonnois S., Quémerais E., Reberac A., Dimarellis E., López-Valverde M.A. // J. Geophys. Res. 2009. V. 114. P. 01004.
  21. Fox J.L., Benna M., Mahaffy P.R., Jakosky B.M. // Geophys. Res. Lett. 2015. V. 42. P. 8977.
  22. Алтунин В.В. // Теплофизические свойства двуокиси углерода. М.: Издательство стандартов, 1975. С. 546.
  23. Patela M.R., Zarneckia J.C., Catlingb D.C. // Planet. Space Sci. 2002. V. 50. P. 915.
  24. Vicente-Retortillo Á., Valero F., Vázquez L., and Martí-nez G.M. // J. Space Weather Space Clim. 2015. V. 5. Art. A33.
  25. Bertaux J.-L., Korablev O., Perrier S., Quémerais E., Montmessin F., Leblanc F., Lebonnois S., Rannou P., Lefévre F., Forget F., Fedorova A., Dimarellis E., Rebe-rac A., Fonteyn D., Chaufray J.Y., Guibert S. // J. Geophys. Res. 2006. V. 111. Art. E10S90.
  26. Bertaux J.-L., Fonteyn D., Korablev O., Chassefiére E., Dimarellis E., Dubois J.-P., Hauchecorne A., Lefévre F., Cabane M., Rannou P., Levasseur-Regourd A.-C., Cernogora G., Quémerais E., Hermans C., Kockarts G., Lippens C., de Maziere M., Moreau D., Muller C., Neefs E., Simon P.-C., Forget F., Hourdin F., Talagrand O., Mo-roz V.-I., Rodin A., Sandel B., Stern A. // ESA Special Publication. 2004. V. 1240. P. 95.
  27. Delgado-Bonal A., Zorzano M.-P., Martín-Torres F.J. // Solar Energy. 2016. V. 134. P. 228.
  28. González-Galindo F. // Oxford Research Encyclopedia, Planetary Science. Oxford University Press, USA. 2020.
  29. Christou A., Vaubaillon J., Withers P., Hueso R., Kil-len R. // Earth and Planetary Astrophysics. Cambridge University Press. 2019. P. 119.
  30. Chen F.F. // Plasma Diagnostic Techniques / Eds. R.H. Huddlestone, S.L. Leonard. New York: Academic, 1965. Ch. 4.
  31. Barnes M.S., Keller J.H., Forster J.C., O’Neill J.A., Coultas D.K. // Phys. Rev. Lett. 1992. V. 68. P. 313.

Дополнительные файлы


© Российская академия наук, 2023