Modulational instability of electromagnetic waves on Mars associated with dust acoustic mode

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

It is assumed that the low-frequency noise recorded on the surface of Mars may be associated with a charged dust component in its atmosphere and the occurrence of sound perturbations in such a dust system that modulate the electromagnetic wave from the Sun. It is also shown that it can be associated with plasmadust processes in meteoroid tails. The mechanism for the excitation of modulational instability of an electromagnetic wave associated with a dust acoustic mode in the Martian atmosphere, namely in dust clouds at an altitude of 60 and 100 km, where the dusty plasma with particles of frozen carbon dioxide is detected, is described. It is shown that the development of modulational instability is due to the influence of high-frequency electromagnetic waves on the dusty plasma in the Martian atmosphere from both natural sources (solar radiation, lightning discharges) and anthropogenic nature (from equipment from space satellites and from stations on the surface of the planet). The parameters of electromagnetic pump waves, at which the active development of modulational instability of electromagnetic waves associated with the dust acoustic mode is expected, and the modulational instability growth rates are found. The development of the modulational instability in the dusty plasma of Martian clouds, in turn, can explain the occurrence of low-frequency noise recorded by equipment on the surface of Mars. The relation between observed radio noise in the range of 3 Hz – 3 kHz and plasma-dust processes in the Martian atmosphere, in particular, in dust clouds at 60 and 100 km, as well as in dusty plasma meteroid tails, where the dust concentration is high, is discussed.

About the authors

T. I. Morozova

Space Research Institute, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: timoroz@yandex.ru
Russian Federation, Moscow, 117997

S. I. Popel

Space Research Institute, Russian Academy of Sciences

Email: timoroz@yandex.ru
Russian Federation, Moscow, 117997

References

  1. Попель С. И. Лекции по физике пылевой плазмы. М.: МФТИ, 2012. 160 с.
  2. Gueymard C. // Solar Energy. 2004. V. 76. P. 423.
  3. Альвен Х., Аррениус Г. Эволюция солнечной системы. М.: Мир, 1979. 511 С.
  4. Goertz C.K. // Rev. Geophys. 1989. V. 27. P. 271.
  5. Drain B.T. Physics of the Interstellar and Intergalactic Medium. Princeton Univ. press, 2011. 540 P.
  6. Морозова Т.И., Гарасев М.А., Кузнецов И.А. // Изв. вузов. Радиофизика. 2022. Т. 65. С. 1.
  7. Морозова Т.И., Кузнецов И.А. // Вестн. Московского университета. Сер. 3. Физика. Астрономия. 2023. Т. 78. С. 2330802.
  8. Haider, S.A., Pandya, B.M. // Geosci. Lett. 2015. V. 2. P. 8. doi: 10.1186/s40562-015-0023-2.
  9. Бронштэн В.А. Метеоры. Метеориты. Метеороиды. М.: Наука. 1987.
  10. Морозова Т.И., Попель С.И. // Физика плазмы. 2020. Т. 46. С. 993.
  11. Морозова Т.И., Копнин С.И., Попель С.И. // Геомагнетизм и аэрономия. 2021. T.61. С. 794.
  12. Trautner R., Koschny D., Witasse O., Zender J., Knöfel A. // Proceed. Asteroids, Comets, Meteors. ACM 2002. International Conference, 2002.
  13. Morozova T.I. Popel S.I. // J. Phys.: Confer. Ser. 2021. V. 1787. P. 012052.
  14. Kozakiewicz, J., Kulak, A., Kubisz, J., Zietara K. // Earth Moon Planets. 2016. V. 118. P. 103. doi: 10.1007/s11038-016-9493-2.
  15. Vladimirov S.V., Tsytovich V.N., Popel S.I., Khakimov F.Kh. // Modulational Interactions in Plasmas. Dordrecht: Kluwer Acad. Publ., 1995.
  16. Копнин С.И., Попель С.И., Минг Ю. // Физика плазмы. 2007. Т. 33. С. 323.
  17. Борисов Н.Д., Копнин С.И., Попель С.И., Морозова Т.И. // Физика плазмы. 2019. Т. 45. C.346.
  18. Morozova T.I., Kopnin S.I., Popel S.I., Borisov N.D. // Phys. Plasmas. 2021. V. 28. P. 033703.
  19. Морозова Т.И., Копнин С.И., Попель С.И. // Физика плазмы. 2015. Т. 41. С. 867.
  20. Морозова Т.И., Попель С.И. // Физика плазмы. 2023. Т. 49. C. 42. doi: 10.31857/S0367292122601199.
  21. Извекова Ю. Н., Попель С.И. // Физика плазмы. 2017. Т. 43. С. 1010.
  22. Xu Sh., Thiemann Ed, Mitchell D., Eparvier F., Pawlowski D., Benna M., Andersson L., Liemohn M.W., Bougher S., Mazelle Ch. // Geophys. Res. Lett. 2018. V. 45. P. 7382.
  23. Fox J.L., Dalgarno A. // J. Geophys. Res. 1979. V. 84. P. 7315. doi: 10.1029/ja084ia12p07315.
  24. Bertaux J.-L., Korablev O., Perrier S., Quemerais E., Montmessin F., Leblanc F., Lebonnois S., Rannou P., Lefèvre F., Forget F., Fedorova A., Dimarellis E., Reberac A., Fonteyn D., Chaufray J.Y., Guibert S. // J. Geophys. Res. 2006. V. 111. P. E10S90.
  25. Bertaux J.-L., Fonteyn D., Korablev O., Chassefre E., Dimarellis E., Dubois, J.P., Hauchecorne A., Lefèvre F., Cabane M., Rannou P., Levasseur-Regourd A.C., Cernogora G., Quemerais 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., Moroz V.I., Rodin A., Sandel B., Stern A. // Mars Express: the scientific payload / Ed. A. Wilson. Eur. Space Agency Spec. Publ., 2004. ESA-SP 1240. P. 95.
  26. Campbell M.J., Liesegang J., Riley J.D., Jenkin J.G. // J. Phys. C: Solid State Phys. 1982. V. 15. P. 2549.
  27. Резниченко Ю.С., Дубинский А.Ю., Попель С.И. // Письма ЖЭТФ. 2023. Т. 117. С. 420.
  28. Морозова Т.И., Попель С.И. // Физика плазмы. 2022. T. 48. С. 635. doi: 10.31857/S0367292122600406.
  29. Морозова Т.И., Попель С.И. // Физика плазмы. 2022. T. 48. C. 924. doi: 10.31857/S0367292122600777.
  30. Мишин Е.В., Ружин Ю.Я., Телегин В.А. Взаимодействие электронных потоков с ионосферной плазмой. М.: Гидрометеоиздат, 1989. 264 с.
  31. Popel S.I., Tsytovich V.N., Vladimirov S.V. // Phys. Plasmas. 1994. V. 1. P. 2176–2188.
  32. Попель С.И. // Физика плазмы. 1998. Т. 24. С. 1093.
  33. Popel S.I., Elsasser K. // Comments Plasma Phys. Cont. Fusion. 1994. V. 16. P. 79.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2024 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».