Уравнение Захарова–Кузнецова для описания низкочастотных нелинейных пылевых звуковых возмущений в запыленной магнитосфере Сатурна

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Представлено описание низкочастотных нелинейных пылевых звуковых волн в запыленной магнитосфере Сатурна, которая содержит электроны двух сортов (“горячие” и “холодные”), подчиняющиеся каппа-распределению, ионы магнитосферы, а также заряженные пылевые частицы. Для соответствующих условий приведен вывод уравнения Захарова–Кузнецова, описывающего нелинейную динамику пылевых звуковых волн в случае низких частот и блинообразной формы волнового пакета вдоль внешнего магнитного поля. Показано, что в условиях магнитосферы Сатурна существуют решения уравнения Захарова–Кузнецова в виде одномерных и трехмерных солитонов. Обсуждаются возможные наблюдения рассматриваемых солитонов в будущих космических миссиях.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. И. Копнин

Институт космических исследований РАН

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

Д. В. Шохрин

Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики”

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

С. И. Попель

Институт космических исследований РАН

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

Список литературы

  1. Попель С.И. // Природа. 2015. № 9. С. 48.
  2. Wahlund J.-E., André M., Eriksson A.I.E., Lundberg M., Morooka M.W., Shafiq M., Averkamp T.F., Gurnett D.A., Hospodarsky G.B., Kurth W.S., Jacobsen K.S., Pedersen A., Farrell W., Ratynskaia S., Piskunov N. // Planetary Space Sci. 2009. V. 57. P. 1795.
  3. Yaroshenko V.V., Ratynskaia S., Olson J., Brenning N., Wahlund J.-E., Morooka M., Kurth W.S., Gurnett D.A., Morfill G.E. // Planetary Space Sci. 2009. V. 57. P. 1807.
  4. Sittler Jr. E.C., Ogilvie K.W., Scudde J.D. // J. Geophys. Res. 1983. V. 88. P. 8847.
  5. Barbosa D.D., Kurth W.S. // J. Geophys. Res. 1993. V. 98. P. 9351.
  6. Koen E.J., Collier A.B., Maharaj S.K., Hellberg M.A. // Phys. Plasmas. 2014. V. 21. P. 072122.
  7. Popel S.I., Zelenyi L.M., Golub’ A.P., Dubinskii A.Yu. // Planetary Space Sci. 2018. V. 156. P. 71.
  8. Голубь А.П., Попель С.И. // Письма ЖЭТФ. 2021.Т. 113. С. 440.
  9. Schippers P., Blanc M., Andre N., Dandouras I., Lewis G.R., Gilbert L.K., Persoon A.M., Krupp N., Gurnett D.A., Coates A.J., Krimigis S.M., Young D.T., Dougherty M.K. // J. Geophys. Res. 2008. V. 113. P. A07208.
  10. Yeager A. // Nature. 2008. doi: 10.1038/news.2008.1254.
  11. Pécseli H.L., Lybekk B., Trulsen J., Eriksson A. // Plasma Phys. Controlled Fusion. 1997. V. 39. P. A227.
  12. Попель С.И. // Физика плазмы. 2001. Т. 27. С. 475.
  13. Копнин С.И., Косарев И.Н., Попель С.И. // Физика плазмы. 2005. Т. 31. С. 224.
  14. Копнин С.И., Шохрин Д.В., Попель С.И. // Физика плазмы. 2022. Т. 48. С. 163.
  15. Копнин С.И., Шохрин Д.В., Попель С.И. // Физика плазмы. 2023. Т. 49. С. 582.
  16. Петвиашвили В.И., Похотелов О.А. Уединенные волны в плазме и атмосфере. М.: Энергоатомиздат, 1989.
  17. Banerjee G., Maitra S. // Phys. Plasmas. 2015. V. 22. P. 043708.
  18. Popel S.I., Kopnin S.I., Kosarev I.N., Yu M.Y. // Adv. Space Res. 2006. V. 37. P. 414.
  19. Rubab N., Murtaza G. // Physica Scripta. 2006. V. 73. P. 178.
  20. Зейтунян Р.Х. // УФН. 1995. Т. 165. С. 1403.
  21. Рыскин Н.М., Трубецков Д.И. Нелинейные волны. М.: URSS, 2021. С. 180.
  22. Кассем А.И., Копнин С.И., Попель С.И., Зеленый Л.М. // Физика плазмы. 2022. T. 48. P. 871.
  23. Sulaiman A.H., Kurth W.S., Hospodarsky G.B., Averkamp T.F., Ye S.-Y., Menietti J.D., Farrell W.M., Gurnett D.A., Persoon A.M., Dougherty M.K., Hunt G.J. // Geophys. Res. Lett. 2018. V. 45. P. 7347.
  24. Kopnin S.I., Kosarev I.N., Popel S.I., Yu M.Y. // Planetary Space Sci. 2004. V. 52. P. 1187.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Характерный вид одномерных солитонов, распространяющихся под углом J к магнитному полю: J = 1° — сплошная кривая, J = 3° — штрихпунктирная кривая, J = 5° — штриховая кривая. Графики построены для трех случаев возможных концентраций пылевых частиц: nd0 = 10–4 см–3 (а), nd0 = 10–3 см–3 (б), nd0 = 10–2 см–3 (в)

Скачать (138KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Модули амплитуд солитонных решений (67) в зависимости от характерных средних размеров пылевых частиц a и скорости распространения солитона u при J = 5° для nd0 = 10–4 см–3 (а), nd0 = 10–3 см–3 (б), nd0 = 10–2 см–3 (в)

Скачать (145KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Трехмерный солитон для случаев: nd0 = 10–2 см–3 (а), nd0 = 10–3 см–3 (б), nd0 = 10–4 см–3 (в)

Скачать (194KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024