О влиянии неустойчивости Рэлея–Тейлора на формирование пылевых облаков в мезосфере Марса

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Представлена теоретическая модель, описывающая режим оседания плазменно-пылевых облаков в мезосфере Марса. Рассчитаны значения характерных размеров пылевых частиц облака, предсказываемые моделью. Показано, что важным фактором, влияющим на процесс формирования плазменно-пылевых структур в марсианской атмосфере, является неустойчивость Рэлея–Тейлора, ограничивающая (сверху) допустимые размеры пылевых частиц облака.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Ю. С. Резниченко

Институт космических исследований РАН; Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Author for correspondence.
Email: dvju@yandex.ru
Russian Federation, Москва; Долгопрудный

А. Ю. Дубинский

Институт космических исследований РАН

Email: dvju@yandex.ru
Russian Federation, Москва

С. И. Попель

Институт космических исследований РАН

Email: popel@iki.rssi.ru
Russian Federation, Москва

References

  1. Алтунин В.В. Теплофизические свойства двуокиси углерода. М.: Изд. стандартов, 1975. 546 с.
  2. Дубинский А.Ю., Попель С.И. Формирование и эволюция плазменно-пылевых структур в ионосфере // Письма в ЖЭТФ. 2012. Т. 96. № 1. С. 22–28.
  3. Дубинский А.Ю., Резниченко Ю.С., Попель С.И. К вопросу о формировании и эволюции плазменно-пылевых структур в ионосферах Земли и Марса // Физика плазмы. 2019. Т. 45. № 10. C. 913–921.
  4. Дубинский А.Ю., Резниченко Ю.С., Попель С.И. О кинетических особенностях седиментации пылевых частиц в атмосфере Марса // Астрон. вестн. 2023. Т. 57. № 3. С. 225–231. (Dubinsky A. Yu., ReznichenkoYu.S., Popel S.I. On the kinetic features of sedimentation of dust particles in the Martian atmosphere // Sol. Syst. Res. 2023. V. 57. № 3. P. 214–220).
  5. Извекова Ю.Н., Попель С.И. Плазменные эффекты в пылевых вихрях у поверхности Марса // Физика плазмы. 2017. Т. 43. № 12. С. 1010–1017.
  6. Клумов Б.А., Владимиров С.В., Морфилл Г.Е. Особенности пылевых структур в верхней атмосфере Земли // Письма в ЖЭТФ. 2005б. Т. 82. № 10. С. 714–719.
  7. Клумов Б.А., Морфилл Г.Е., Попель С.И. Формирование структур в запыленной атмосфере // ЖЭТФ. 2005а. Т. 127. № 1. С. 171–185.
  8. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. Часть 1. М.: Наука, 1976. 584 с.
  9. Савельев Р.С., Розанов Н.Н., Сочилин Г.Б., Чивилихин С.А. Релей-Тейлоровская неустойчивость запыленного газа // Научно-техн. вестн. Санкт-Петербургского гос. университета информ. технологий, механики и оптики. 2011. Т. 73. № 3. С. 18–22.
  10. Шематович В.И., Бисикало Д.В., Жилкин А.Г. Влияние вариации протяженной водородной короны Марса на эффективность перезарядки с протонами солнечного ветра // Астрон. журн. 2021. Т. 98. № 3. С. 232–238.
  11. Barnes M.S., Keller J.H., Forster J.C., O’Neill J.A., Coultas D.K. Transport of dust particles in glow-discharge plasmas // Phys. Rev. Lett. 1992. V. 68. P. 313–316.
  12. Forget F., Montmessin F., Bertaux J.L., Gonzalez-Galindo F., Lebonnois S., Quemerais E., Reberac A., Dimarellis E., Lopez-Valverde M.A. Density and temperatures of the upper Martian atmosphere measured by stellar occultations with Mars Express SPICAM // J. Geophys. Res. 2009. V. 114. id. E01004 (19 p.).
  13. Fortov V.E., Ivlev A.V., Khrapak S.A., Khrapak A.G., Morfill G.E. Complex (dusty) plasmas: Current status, open issues, perspectives // Phys. Reports. 2005. V. 421. P. 1–103.
  14. Fox J.L., Benna M., Mahaffy P.R., Jakosky B.M. Water and water ions in the Martian thermosphere/ionosphere // Geophys. Res. Lett. 2015. V. 42. P. 8977–8985.
  15. Hayne P.O., Paige D.A., Schofield J.T., Kass D.M., Kleinböhl A., Heavens N.G., McCleese D.J. Carbon dioxide snow clouds on Mars: South polar winter observations by the Mars climate sounder // J. Geophys. Res. 2012. V. 117. id. E08014 (23 p.).
  16. Klumov B.A., Popel S.I., Bingham R. Dust particle charging and formation of dust structures in the upper atmosphere // JETP Lett. 2000. V. 72. № 7. P. 364–368.
  17. Montmessin F., Bertaux J.L., Quémerais E., Korablev O., Rannou P., Forget F., Perriera S., Fussend D., Lebonnoisc S., Rébéraca A. Subvisible CO2 ice clouds detected in the mesosphere of Mars // Icarus. 2006. V. 183. P. 403–410.
  18. Montmessin F., Gondet B., Bibring J.P., Langevin Y., Drossart P., Forget F., Fouchet T. Hyperspectral imaging of convective CO2 ice clouds in the equatorial mesosphere of Mars // J. Geophys. Res. 2007. V. 112. id. E11S90 (14 p.).
  19. Popel S.I., Kopnin S.I., Yu M.Y., Ma J.X., Huang F. The effect of microscopic charged particulates in space weather // J. Phys. D: Applied Phys. 2011. V. 44. id. 174036.
  20. Reznichenko Yu.S., Dubinskii A. Yu., Popel S.I. On dusty plasma formation in Martian. ionosphere // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V. 1556. id. 012072 (7 p.).
  21. Shukla P.K., Mamun A.A. Introduction to Dusty Plasmas Physics. Bristol/Philadelphia: Inst. Phys. Publ., 2002. 270 p.
  22. Tsytovich V.N., Morfill G.E., Vladimirov S.V., Thomas H. Elementary Physics of Complex Plasmas. Berlin/Heidelberg: Springer, 2008. 370 p.
  23. Zahn U., Baumgarten G., Berger U., Fiedler J., Hartogh P. Noctilucent clouds and the mesospheric water vapour: the past decade // Atmos. Chem. Phys. 2004. V. 4. P. 2449–2464.
  24. 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., Tamppari L.K., Renno N., Moores J.E., Lemmon M.T., Daerden F., Smith P. Mars water-ice clouds and precipitation // Science. 2009. V. 325. Iss. 5936. P. 68–70. https://www.newsru.com/hitech/30may2021/mars_ clouds.html

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The division of the Martian atmosphere into zones: sedimentation with constant mass (I), condensation (II) and sublimation (III). The solid line is the pressure of saturated carbon dioxide vapors, the dashed line is the actual pressure of carbon dioxide vapors.

Download (74KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Vertical profiles of the maximum increment γ (thin lines) and the magnitude γ–1 (bold lines), which determines the characteristic time of development of the Rayleigh–Taylor instability. Solid lines correspond to nd = 1 cm–3, dashed lines correspond to nd = 10 cm–3, dashed lines correspond to nd = 100 cm–3. The left panel corresponds to the size of dust particles a = 100 nm, the right panel corresponds to the value a = 1 µm.

Download (161KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Dependence of the characteristic development time of the Rayleigh–Taylor instability (thin lines) in comparison with the characteristic sedimentation time (bold lines) for heights: (a) – 80 km; (b) – 110 km. Solid lines correspond to nd = 1 cm–3, dashed lines correspond to nd = 10 cm–3, dashed lines correspond to nd = 100 cm–3.

Download (130KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 The Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».