Nonlinear periodic wave structures in the dusty Earth’s ionosphere

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

In the Earth’s atmosphere at altitudes of 80–120 km during high-speed meteor showers, conditions are created for the appearance of a dusty plasma system. As a result of the development of the modulation instability of the electromagnetic waves, in the dusty ionospheric plasma, linear and nonlinear dust acoustic waves can be excited. The new phenomenon observed above the Scandinavian countries, the socalled dunes, which are, in fact, periodic wave structures that extend to far distances in the horizontal direction and have a characteristic spatial period of about 45 km, can be one of the manifestations of the nonlinear dust acoustic waves. The maximum number of dunes was recorded in October, when the Draconids meteor shower is observed. We consider the nonlinear periodic dust acoustic waves that can develop in the dusty plasma with parameters that correspond to the ionospheric plasma during meteor showers.

About the authors

Yu. N. Izvekova

Space Research Institute, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: izvekova@cosmos.ru
Russian Federation, Moscow

S. I. Popel

Space Research Institute, Russian Academy of Sciences

Email: izvekova@cosmos.ru
Russian Federation, Moscow

T. I. Morozova

Space Research Institute, Russian Academy of Sciences

Email: izvekova@cosmos.ru
Russian Federation, Moscow

S. I. Kopnin

Space Research Institute, Russian Academy of Sciences

Email: izvekova@cosmos.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Stubbs T.J., Vondrak R.R., Farrell W.M. // Adv. Space Res. 2006. V. 37. P. 59.
  2. Stubbs T.J., Glenar D.A., Farrell W.M., Vondrak R.R., Collier M.R., Halekas J.S., Delory G.T. // Planet. Space Sci. 2011. V. 59. P. 1659.
  3. Sternovsky Z., Chamberlin P., Horanyi M., Robertson S., Wang X.J. // Geophys. Res. 2008. V.113. P. 10104.
  4. Popel S.I., Kopnin S.I., Kosarev I.N., Yu M.Y. // Adv. Space Res. 2006. V. 37. P. 414.
  5. Попель С.И., Копнин С.И., Голубь А.П., Дольников Г.Г., Захаров А.В., Зеленый Л.М., Извекова Ю.Н. // Астрономич. вестн. Исследования Солнечной системы. 2013. Т. 47. С. 455.
  6. Popel S.I., Zelenyi L.M., Dubinskii A.Yu. // Planetary Space Sci. 2018. V. 156. P. 71.
  7. Popel S.I., Kassem A.I., Izvekova Yu.N., Zelenyi L.M. // Phys. Lett. A. 2020. V. 384. P. 126627.
  8. Popel S.I., Golub A.P., Kassem A.I., Zelenyi L.M. // Phys. Plasmas. 2022. V. 29. P. 013701.
  9. Popel S.I., Gisko A.A. // Nonlinear Process. Geophys. 2006. V. 13. P. 223.
  10. Havnes O., de Angelis U., Bingham R., Goertz C.K., Morfill G.E., Tsytovich V.N. // J. Atmos. Terr. Phys. 1990. V. 52. P. 637.
  11. Turco R.P., Toon O.B., Whitten R.C., Keesee R.G., Hollenbach D. // Planetary Space Sci. 1982. V. 30. P. 1147.
  12. Rapp M., Lübken F.J. //Atmos. Chem. Phys. 2004. V. 4. P. 2601.
  13. Popel S.I., Kopnin S.I., Yu M.Y., Ma J.X., Feng H. // J. Phys. D: Applied Phys. 2011. V. 44. P. 174036.
  14. Izvekova Y.N., Popel S.I., Izvekov O.Y. // Icarus. 2022. V. 371. P. 114717.
  15. Извекова Ю.Н., Попель С.И., Извеков О.Я. // Физика плазмы. 2020. Т. 46. С. 72.
  16. Reznichenko Yu.S., Dubinskii A.Yu., Popel S.I. // JETP Lett. 2023. V. 117. P. 428.
  17. Извекова Ю.Н., Попель С.И., Голубь А.П. // Физика плазмы. 2023. Т. 49. С. 695.
  18. Извекова Ю.Н., Попель С.И. // Физика плазмы. 2022. Т. 48. С. 1061.
  19. Копнин С.И., Косарев И.Н., Попель С.И., Минг Ю. // Физика плазмы. 2005. Т. 31. С. 224.
  20. Борисов Н.Д., Копнин С.И., Морозова Т.И., Попель С.И. // Физика плазмы. 2019. Т. 45. С. 346.
  21. Rao N.N., Shukla P.K., Yu M.Y. // Planet. Space Sci. 1990. V. 38. P. 543.
  22. Vedenov A.A., Rudakov L.I. // Sov. Phys. Dokl. 1965. V. 9. P. 1073.
  23. Gailitis A.K. // Izv. Latv. SSR Ser. Phys. Techn. Nauk. 1965. V.4. P. 13.
  24. Vladimirov S.V., Tsytovich V.N., Popel S.I., Khakimov F.Kh. Modulational Interactions in Plasmas. Dordrecht–Boston–London: Kluwer Academic Publishers, 1995.
  25. Stenflo L. // J. Geophys. Res.: Space Phys.1985. V. 90. P. 5355.
  26. Stenflo L., Shukla P.K., Yu M.Y. // J. Geophys. Res.: Space Physics. 1986. V. 91. P. 11369.
  27. Dusty plasmas: physics, chemistry and technological impacts in plasma processing / Ed. Bouchoule A. New York: John Wiley and Sons Inc., 1999.
  28. Fortov V.E., Ivlev A.V., Khrapak S.A., Khrapak A.G., Morfill G.E. // Phys. Reports. 2005. V. 421. P. 1.
  29. Ostrikov K. // Rev. Mod. Phys. 2005. V. 77. P. 489.
  30. Tsytovich V.N., Morfill G.E., Vladimirov S.V., Thomas H. Elementary physics of complex plasmas. Berlin: Springer-Verlag, 2008.
  31. Payne G.L., Nicholson D.R., Downie R.M., Sheerin J.P. // J. Geophys. Res.: Space Physics. 1984. V. 89. P. 10921.
  32. Keskinen M.J., Rodriguez P. // Radio Science. 1998. V. 33(1). P. 143–148.
  33. Morozova T.I., Popel S.I. // Geomagnetism Aeronomy. 2021. V. 61. P. 888.
  34. Морозова Т.И., Попель С.И. // Физика плазмы. 2023. Т. 49. С. 42.
  35. Palmroth M., Grandin M., Helin M., Koski P., Oksanen A., Glad M.A., Valonen R., Saari K., Bruus E., Norberg J., Viljanen A., Kauristie K., Verronen P.T. // AGU Advances. 2020. V. 1. P. e2019AV000133.
  36. Norberg J., Vierinen J., Roininen L., Orispää M., Kauristie K., Rideout W.C., Coster A. J., Lehtinen M. S. // IEEE Transac. on Geosci. Remote Sensing. 2018. V. 56. P. 7009.
  37. Amm O., Viljanen A. // Earth, Planets and Space. 1999. V. 51. P. 431.
  38. Rauthe M., Gerding M., Lübken F.J. // Atmos. Chem. Phys. 2008. V. 8. P. 6775.
  39. https://articles.adsabs.harvard.edu/full/2019eMetN...4...74M/0000076.000.html.
  40. https://www.express.co.uk/news/science/1029055/Draconid-meteor-shower-2018-when-is-where-to-see-draconids.
  41. Копнин С.И., Моржакова А.А., Попель С.И., Шукла П.К. // Физика плазмы. 2011. V. 37. P. 745.
  42. Lie‐Svendsen Ø., Blix T.A., Hoppe U.P., Thrane E.V. // J. Geophys. Res.: Atmosphere. 2003. V. 108 (D8). P. 8442.
  43. Копнин С. И., Попель С. И. // Письма ЖТФ. 2019. Т. 45. С. 26.
  44. Извекова Ю.Н., Попель С. И., Голубь А.П. // Физика плазмы. 2023. Т. 49. С. 1010.
  45. Извекова Ю.Н., Резниченко Ю.С., Попель С.И. // Физика плазмы. 2020. Т. 46. № 12. С. 1119.
  46. Попель С.И., Извекова Ю.Н., Голубь А. П. // Физика плазмы. 2024. Т. 2.
  47. Морозова Т.И., Копнин С.И., Попель С.И. // Физика плазмы. 2015. Т. 41. С. 867.
  48. Lifshitz E.M., Pitaevskii L.P. Physical Kinetics. Oxford: Pergamon Press, 1981.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences