Manifestations of Anomalous Dissipation in Dusty Plasma Systems

S. I. Popel; Попель С. И.

doi:10.31857/S0367292122600856

Проявления аномальной диссипации в плазменно-пылевых системах

Авторы: Попель С.И.¹
Учреждения:
1. Институт космических исследований РАН
Выпуск: Том 49, № 1 (2023)
Страницы: 48-56
Раздел: ПЫЛЕВАЯ ПЛАЗМА
URL: https://ogarev-online.ru/0367-2921/article/view/139531
DOI: https://doi.org/10.31857/S0367292122600856
EDN: https://elibrary.ru/BGAYKS
ID: 139531

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Приведен краткий обзор исследований по пылевой плазме, в которых важное место занимает аномальная диссипация, связанная с процессами зарядки пылевых частиц. Отмечается, что аномальная диссипация является одной из основных особенностей, отличающих пылевую плазму от обычной (не содержащей заряженных пылевых частиц) плазмы. Особое внимание уделяется проявлениям аномальной диссипации в плазменно-пылевой системе у Луны и нелинейным волнам, распространяющимся в пылевой плазме. В случае пылевой плазмы у Луны, аномальную диссипацию связывают исключительно с процессами зарядки пылевых частиц. Учет аномальной диссипации позволяет определить, возможно ли использование приближения левитирующих пылевых частиц для описания окололунной пылевой плазмы, т.е. частиц, для которых можно считать, что имеет место баланс между действующими на частицу электростатической и гравитационной силами, или же проявления динамических эффектов (например, осцилляций тракторий пылевых частиц) существенны. При рассмотрении нелинейных волн процессы зарядки пылевых частиц воздействуют на форму нелинейной волны и приводят к ее деформации в смысле нарушения, например, осесимметричной структуры. В результате нелинейная волна приобретает характерные черты ударно-волновой структуры. Процессы поглощения ионов пылевыми частицами и кулоновских столкновений между ионами и пылевыми частицами приводят к уменьшению амплитуды нелинейного возмущения. Получено условие существования “слабодиссипативных” солитонов. Оказывается, что “слабодиссипативные” солитоны могут существовать до тех пор, пока они еще не очень сильно деформировались (в смысле нарушения осесимметричной структуры). При этом их амплитуда уменьшается. Проявления аномальной диссипации важны в пылевой плазме в лаборатории и природе, например, в окрестностях Луны, безатмосферных тел Солнечной системы, комет и т.д.

Ключевые слова

пылевая плазма, аномальная диссипация, Луна, нелинейные волны, ударные волны, солитоны

Об авторах

С. И. Попель

Институт космических исследований РАН

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

Список литературы

Dusty plasmas: physics, chemistry and technological impacts in plasma processing / ed. A. Bouchoule. N.Y.: John Wiley and Sons Inc., 1999. 408 p.
Shukla P.K., Mamun A.A. Introduction to dusty plasmas physics. Bristol: IOP Publishing, 2002. 265 p.
Vladimirov S.V., Ostrikov K., Samarian A.A. Physics and applications of complex plasmas. London: Imperial College Press, 2005. 500 p.
Tsytovich V.N., Morfill G.E., Vladimirov S.V., Thomas H. Elementary physics of complex plasmas. Berlin: Springer-Verlag, 2008. 370 p.
Попель С.И. Лекции по физике пылевой плазмы. М.: МФТИ, 2012. 160 с.
Фортов В.Е., Батурин Ю.М., Морфилл Г.О., Петров О.Ф. Плазменный кристалл, Космические эксперименты. М.: Физматлит, 2015.
Цытович В.Н. // УФН. 1997. Т. 167. С. 57.
Цытович В.Н., Винтер Дж. // УФН. 1998. Т. 168. С. 899.
Tsytovich V.N. // Austral. J. Phys. 1998. V. 51. P. 763.
Merlino R.L., Goree J.A. // Phys. Today. 2004. № 7. P. 32.
Popel S.I., Morfill G.E. // Ukrainian J. Phys. 2005. V. 50. P. 161.
Vladimirov S.V., Ostrikov K. // Phys. Reports. 2004. V. 393. P. 175.
Ostrikov K. // Rev. Mod. Phys. 2005. V. 77. P. 489.
Нефедов А.П., Петров О.Ф., Фортов В.Е. // УФН. 1997. Т. 167. С. 1215.
Фортов В.Е., Храпак А.Г., Храпак С.А., Молотков В.И., Петров О.Ф. // УФН. 2004. Т. 174. С. 495.
Fortov V.E., Ivlev A.V., Khrapak S.A., Khrapak A.G., Morfill G.E. // Phys. Reports. 2005. V. 421. P. 1.
Popel S.I., Kopnin S.I., Yu M.Y., Ma J.X., Huang F. // J. Phys. D: Applied Phys. 2011. V. 44. P. 174036.
Popel S.I., Zelenyi L.M., Golub’ A.P., Dubinskii A.Yu. // Planet. Space Sci. 2018. V. 156. P. 71.
Зеленый Л.М., Попель С.И., Захаров А.В. // Физика плазмы. 2020. Т. 46. С. 441.
Tsytovich V.N., Havnes O. // Comm. Plasma Phys. Contr. Fusion. 1993. V. 15. P. 267.
Benkadda S., Tsytovich V.N. // Phys. Plasmas. 1995. V. 2. P. 2970.
Popel S.I., Yu M.Y., Tsytovich V.N. // Phys. Plasmas. 1996. V. 3. P. 4313.
Попель С.И., Голубь А.П., Лосева Т.В. // Письма в ЖЭТФ. 2001. Т. 74. С. 396.
Popel S.I., Gisko A.A. // Nonlin. Processes Geophys. 2006. V. 13. P. 223.
Popel S.I., Golub’ A.P., Losseva T.V., Ivlev A.V., Khra-pak S.A., Morfill G. // Phys. Rev. E. 2003. V. 67. P. 056402.
Popel S.I., Golub’ A.P., Kassem A.I., Zelenyi L.M. // Phys. Plasmas. 2022. V. 29. P. 013701.
Попель С.И., Голубь А.П. // Письма в ЖЭТФ. 2022. Т. 115. С. 629.
Норман Г.Э., Стегайлов В.В., Тимофеев А.В. // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2011. Т. 11. http://chemphys.edu.ru/issues/2011-11/articles/179/.
Vaulina O.S., Khrapak S.A., Petrov O.F., Nefedov A.P. // Phys. Rev. E 1999. V. 60. P. 5959.
Ваулина О.С., Самарян А.А., Джеймс Б., Петров О.Ф., Фортов В.Е. // ЖЭТФ. 2003. Т. 123. С. 1179.
Grard R.J.L., Tunaley J.K.E. // J. Geophys. Res. 1971. V. 76. P. 2498.
Колесников Е.К., Мануйлов А.С. // Астрономич. ж. 1982. Т. 59. С. 996.
Попель С.И., Голубь А.П., Извекова Ю.Н., Афо-нин В.В., Дольников Г.Г., Захаров А.В., Зеленый Л.М., Лисин Е.А., Петров О.Ф. // Письма в ЖЭТФ. 2014. Т. 99. С. 131.
Colwell J.E., Robertson S.R., Horányi M., Wang X., Poppe A., Wheeler P. // J. Aerospace Engineering. 2009. V. 22. P. 2.
Mishra S.K., Bhardwaj A. // Astrophys. J. 2019. V. 884. P. 5.
Голубь А.П., Попель С.И. // Письма в ЖЭТФ. 2021. V. 113. P. 440.
Лосева Т.В., Попель С.И., Голубь А.П. // Физика плазмы. 2012. Т. 38. С. 792.
Лосева Т.В., Попель С.И., Голубь А.П. // Физика плазмы. 2020. Т. 46. С. 1007.
Popel S.I., Golub’ A.P., Losseva T.V., Bingham R., Benkadda S. // Phys. Plasmas. 2001. V. 8. P. 1497.
Popel S.I., Golub’ A.P., Losseva T.V., Bingham R. // Письма в ЖЭТФ. 2001. Т. 73. Р. 258.
Benkadda S., Gabbai P., Tsytovich V.N., Verga A. // Phys. Rev. E. 1996. V. 53. P. 2717.
Nakamura Y., Bailung H., Shukla P.K. // Phys. Rev. Lett. 1999. V. 83. P. 1602.
Luo Q.-Z., D’Angelo N., Merlino R.L. // Phys. Plasmas. 1999. V. 6. P. 3455.
Nakamura Y., Bailung H. // Rev. Scientific Instruments. 1999. V. 70. P. 2345.
Лифшиц Е.М., Питаевский Л.П. // Физическая кинетика, Наука, Москва, 1979, стр. 182–185.
Lieberman M.A., Lichtenberg A.J. // Principles of Plasma Discharges and Material Processing. N. Y.: Wiley, 1994. P. 454.