Plasma–Dust System in the Martian Ionosphere

Yu. S. Reznichenko; Резниченко Ю. С.; A. Yu. Dubinskii; Дубинский А. Ю.; S. I. Popel; Попель С. И.

doi:10.31857/S0367292122600960

Плазменно-пылевая система в марсианской ионосфере

Авторы: Резниченко Ю.С.¹, Дубинский А.Ю.², Попель С.И.²
Учреждения:
1. Московский физико-технический институт (научно-исследовательский университет)
2. Институт космических исследований РАН
Выпуск: Том 49, № 1 (2023)
Страницы: 57-66
Раздел: ПЫЛЕВАЯ ПЛАЗМА
URL: https://ogarev-online.ru/0367-2921/article/view/139533
DOI: https://doi.org/10.31857/S0367292122600960
EDN: https://elibrary.ru/BGOCBM
ID: 139533

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

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.

Ключевые слова

пылевая плазма, пылевые структуры, пылевые частицы, ионосфера, Марс, процессы зарядки

Список литературы

Shukla P.K., Mamun A.A. Introduction to Dusty Plasmas Physics. Bristol/Philadelphia: Institute of Physics Publishing, 2002.
Tsytovich V.N., Morfill G.E., Vladimirov S.V., Thomas H. // Elementary Physics of Complex Plasmas. Berlin/Heidelberg: Springer, 2008.
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.
Klumov B.A., Popel S.I., Bingham R. // Письма в ЖЭТФ. 2000. Т. 72. С. 524.
Клумов Б.А., Морфилл Г.Е., Попель С.И. // ЖЭТФ. 2005. Т. 127. С. 171.
Клумов Б.А., Морфилл Г.Е., Владимиров С.В. // Письма в ЖЭТФ. 2005. Т. 82. С. 714.
von Zahn U., Baumgarten G., Berger U., Fiedler J., Hartogh P. // Atmos. Chem. Phys. 2004. V. 4. P. 2449.
Cho J.Y.N., Röttger J. // J. Geophys. Res. 1997. V. 102. P. 2001.
Gadsden M., Schröder W. Noctilucent Clouds. Berlin: Springer-Verlag, 1989.
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.
Montmessin F., Gondet B., Bibring J.P., Langevin Y., Drossart P., Forget F., Fouchet T. // J. Geophys. Res. 2007. V. 112. P. E11S90.
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.
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.
https://www.newsru.com/hitech/30may2021/mars_clouds. html
Дубинский А.Ю., Попель С.И. // Письма в ЖЭТФ. 2012. Т. 96. С. 22.
Извекова Ю.Н., Попель С.И. // Физика плазмы. 2017. Т. 43. С. 1010.
Дубинский А.Ю., Резниченко Ю.С., Попель С.И. // Физика плазмы. 2019. Т. 45. С. 913.
Reznichenko Yu.S., Dubinskii A.Yu., Popel S.I. // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V. 1556. P. 012072.
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.
Fox J.L., Benna M., Mahaffy P.R., Jakosky B.M. // Geophys. Res. Lett. 2015. V. 42. P. 8977.
Алтунин В.В. // Теплофизические свойства двуокиси углерода. М.: Издательство стандартов, 1975. С. 546.
Patela M.R., Zarneckia J.C., Catlingb D.C. // Planet. Space Sci. 2002. V. 50. P. 915.
Vicente-Retortillo Á., Valero F., Vázquez L., and Martí-nez G.M. // J. Space Weather Space Clim. 2015. V. 5. Art. A33.
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.
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.
Delgado-Bonal A., Zorzano M.-P., Martín-Torres F.J. // Solar Energy. 2016. V. 134. P. 228.
González-Galindo F. // Oxford Research Encyclopedia, Planetary Science. Oxford University Press, USA. 2020.
Christou A., Vaubaillon J., Withers P., Hueso R., Kil-len R. // Earth and Planetary Astrophysics. Cambridge University Press. 2019. P. 119.
Chen F.F. // Plasma Diagnostic Techniques / Eds. R.H. Huddlestone, S.L. Leonard. New York: Academic, 1965. Ch. 4.
Barnes M.S., Keller J.H., Forster J.C., O’Neill J.A., Coultas D.K. // Phys. Rev. Lett. 1992. V. 68. P. 313.