Нелинейные пылевые звуковые волны в экзосфере Меркурия

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Экзосфера Меркурия, имеющая много общего с экзосферой Луны, также может содержать взвешенные пылевые частицы, которые под действием интенсивного солнечного излучения приобретают положительные заряды и являются одной из составляющих плазменно-пылевой системы. Кроме пылевых частиц, над поверхностью планеты присутствуют фотоэлектроны, образованные в результате взаимодействия солнечного излучения с поверхностью планеты, а также с взвешенными пылевыми частицами. Меркурий, в отличие от Луны, имеет свою магнитосферу, что отражается на параметрах плазменно-пылевой системы. Параметры пылевой плазмы у поверхности Меркурия могут изменяться в зависимости от расстояния планеты до Солнца, которое заметно меняется при движении по вытянутой орбите, а также в зависимости от локализации рассматриваемой области на поверхности планеты. Так, вблизи магнитных полюсов солнечный ветер может достигать поверхности планеты, что необходимо учитывать при определении параметров плазмы. Вне магнитных полюсов влиянием солнечного ветра можно пренебречь. В пылевой плазме у поверхности Меркурия можно ожидать развития линейных и нелинейных волновых процессов. В данной работе рассматриваются нелинейные волны – пылевые звуковые солитоны и нелинейные периодические волны. Получены профили потенциала солитонов большой амплитуды и нелинейных периодических волн, получены зависимости амплитуды солитонов от высоты над поверхностью планеты и скорости солитонов.

Об авторах

Ю. Н. Извекова

Институт космических исследований РАН

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

С. И. Попель

Институт космических исследований РАН

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

А. П. Голубь

Институт космических исследований РАН

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

Список литературы

  1. Berg O.E., Richardson F.F., Burton H. // Apollo 17 preliminary science report. NASA Spec. Publ. 16-1–16-9. SP-330. 1973.
  2. Berg O.E., Wolf H., Rhee J. // Interplanetary Dust and Zodiacal Light / Eds H. Elsässer and H. Fechtig. New York: Springer, 1976. P. 233.
  3. Määttänen A., Listowski C., Montmessin F., Maltaglia-ti L., Reberac A., Joly L., Bertaux J.L. // Icarus. 2013. V. 223 (2). P. 892–941.
  4. Fedorova A.A., Montmessin F., Rodin A.V., Korablev O.I., Määttänen A., Maltagliati L., Bertaux J.L. // Icarus. 2014. V. 231. P. 239–260.
  5. Montmessin F., Bertaux J.L., Quémerais E., Korab-lev O., Rannou P., Forget F., Perriera S., Fussend D., Lebonnoisc S., Rébéraca A. // Icarus. 2006. V. 183 (2). P. 403.
  6. Montmessin F., Gondet B., Bibring J.P., Langevin Y., Drossart P., Forget F., Fouchet T. // Journal of Geophysical Research: Planets, 2007. V. 112 (E11).
  7. Извекова Ю.Н., Попель С.И. // Физика плазмы. 2017. Т. 43. № 12. С. 1010–1017.
  8. Голубь А.П., Попель С.И. // Письма в ЖЭТФ. 2021. Т. 113. № 7. С. 440–445.
  9. Голубь А.П., Попель С.И. // Физика плазмы. 2021. Т. 47. № 8. С. 741–747.
  10. Zakharov A.V., Popel S.I., Kuznetsov I.A., Borisov N.D., Rosenfeld E.V., Skorov Yu., Zelenyi L.M. // Physics of Plasmas. 2022. V. 29. № 11. P. 110501
  11. Копнин С.И., Шохрин Д.В., Попель С.И. // Физика плазмы. 2022. Т. 48. № 2. С. 163–167.
  12. https://solarsystem.nasa.gov/missions/mariner-10/in-depth/
  13. Solomon S.C., McNutt R.L., Gold R.E., Domingue D.L. // Space Sci. Rev. 2007. V. 131. P. 3.
  14. Exner W., Simon S., Heyner D., Motschmann U. // Journal of Geophysical Research: Space Physics. 2020. V. 125. № 7. P. e2019JA027691.
  15. Broadfoot A.L., Shemansky D.E., Kumar S. // Geophys. Res. Lett. 1976. V. 3. № 10. P. 577–580.
  16. Potter A., Morgan T. //Science. 1985. V. 229. № 4714. P. 651–653.
  17. Bida T.A., Killen R.M., Morgan T.H. // Nature. 2000. V. 404. № 6774. P. 159–161.
  18. Ness N.F., Behannon K.W., Lepping R.P., Whang Y.C. // J. Geophys. Res. 1975. V. 80. P. 2708.
  19. Alexeev I.I., Belenkaya E.S., Slavin J.A., Korth H., Anderson B.J., Baker D.N., Boardsen S.A., Johnson C.L., Purucker M.E., Sarantos M., Solomon S.C. // Icarus. 2010. V. 209. P. 23.
  20. Stanley S., Glatzmaier G.A. // Space Sci. Rev. 2010. V. 152. P. 617.
  21. Popel S.I., Golub’ A.P., Zelenyi L.M. // Physics of Plasmas. 2023. V. 30. № 4. 043701.
  22. Извекова Ю.Н., Попель С.И., Голубь А.П. Волновые процессы в пылевой плазме у поверхности Меркурия // Физика плазмы. 2023. Т. 49. № 7. С. 695–702.
  23. Попель С.И., Копнин С.И., Голубь А.П., Дольни-ков Г.Г., Захаров А.В., Зеленый Л.М., Извекова Ю.Н. // Астрономический вестник. Исследования Солнечной системы. 2013. Т. 47 (6). С. 455–466.
  24. Popel S.I., Morfll G.E., Shukla P.K., and Thomas H. // Journal of Plasma Physics. 2013. V.79. Issue 06. P. 1071–1074.
  25. Popel S.I., Zelenyi L.M., Atamaniuk B. // Physics of Plasmas. 2015. V. 22. № 12. P. 123701.
  26. Лившиц Л.Д., Питаевский Л.П. Теоретическая физика. Т. 10. Физическая кинетика. М.: Физматлит, 2002. С. 182.
  27. Lu G., Liu Y., Wang Y., Stenflo L., Popel S.I., Yu M.Y. Fully nonlinear electrostatic waves in electron–positron plasmas // Journal of plasma physics. 2010. V. 76 (3–4). P. 267–275.
  28. Izvekova Yu.N., Morozova T.I., Popel S.I. // IEEE Transactions on Plasma Science. 2018. V. 46. № 4. P. 731.
  29. Морозова Т.И., Копнин С.И., Попель С.И. Волновые процессы в пылевой плазме у поверхности Луны // Физика плазмы. 2015. Т. 41. № 10. С. 867–876.
  30. Попель С.И., Морозова Т.И. Волновые процессы при взаимодействии хвоста магнитосферы Земли с пылевой плазмой у поверхности Луны // Физика плазмы. 2017. Т. 43. № 5. С. 474–484.
  31. Popel S.I., Kassem A.I., Izvekova Yu.N., Zelenyi L.M. // Physics Letters A. 2020. V. 384. Issue 26. P. 126627.
  32. Копнин С.И., Попель С.И. // Письма в ЖТФ. 2021. Т. 47. Вып. 9. C. 29–32.
  33. Извекова Ю.Н., Попель С.И. // Физика плазмы. 2022. Т. 48. № 11. С. 1061–1065.
  34. Hashimoto K. et al. Electrostatic solitary waves associated with magnetic anomalies and wake boundary of the Moon observed by KAGUYA // Geophysical Research Letters. 2010. T. 37. № 19.
  35. Matsumoto H. et al. Electrostatic solitary waves (ESW) in the magnetotail: BEN wave forms observed by GEOTAIL // Geophysical Research Letters. 1994. T. 21. № 25. C. 2915–2918.

Дополнительные файлы


© Российская академия наук, 2023