MAGNETIC FIELDS IN THE NEAR-LUNAR PLASMA: PROPERTIES, MANIFESTATIONS, EFFECTS

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Possible manifestations of magnetic fields in the near-lunar plasma are considered. It is noted that due to the action of magnetic fields in the Earth's magnetotail, the transport of charged dust particles over large distances above the lunar surface is possible. Accordingly, dusty plasma above the sunlit lunar surface can exist for the entire range of lunar latitudes. Due to significant localization of magnetic anomaly regions, their influence on the transport of charged dust particles over the Moon is insignificant. Nevertheless, it is shown that in magnetic anomaly zones, dusty plasma is "suppressed" compared to the situation outside these zones dusty plasma. Important objects of study are mini-magnetospheres associated with lunar magnetic anomaly zones and responsible for a number of optical and satellite observations, such as "lunar swirls," lower-hybrid turbulence, etc.

Article for the special issue of JETP dedicated to the 130th anniversary of P. L. Kapitsa

About the authors

L. M. Zelenyy

Space Research Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: lzelenyi@cosmos.ru
Russian Federation, 117997, Moscow

S. I. Popel'

Space Research Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: popel@iki.rssi.ru
Russian Federation, 117997, Moscow

A. P. Golub'

Space Research Institute of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: lzelenyi@cosmos.ru
Russian Federation, 117997, Moscow

References

  1. E. W. Hones, Jr., Aust. J. Phys. 38, 981 (1985).
  2. Y. Harada, Interactions of Earth’s Magnetotail Plasma with the Surface, Plasma, and Magnetic Anomalies of the Moon, Springer, Japan (2015).
  3. P. Dyal, C. W. Parkin, and W. D. Daily, Rev. Geophys. 12, 568 (1974).
  4. P. J. Coleman, Jr., G. Schubert, C. T. Russell, and L. R. Sharp, Moon 4, 419 (1972).
  5. M. Le Bars, M. A. Wieczorek, O. Karatekin, D. C´e-bron, and M. Laneuville, Nature 479, 215 (2011).
  6. M. A.Wieczorek, B. P. Weiss, and S. T. Stewart, Science 335, 1212 (2012).
  7. M. A.Wieczorek, J. Geophys. Res.: Planets 123, 291 (2018).
  8. E. F. Lyon, H. S. Bridge, and J. H. Binsack, J. Geophys. Res. 72, 6113 (1967).
  9. L. Hood and N. Artemieva, Icarus 193, 485 (2008).
  10. M. A.Wieczorek and M. Lefeuvre, Icarus 200, 358 (2009).
  11. T. J. Stubbs, R. R. Vondrak, and W. M. Farrell, Adv. Space Res. 37, 59 (2006).
  12. S. I. Popel, L. M. Zelenyi, A. P. Golub’, and A. Yu. Dubinskii, Planet. Space Sci. 156, 71 (2018).
  13. J. E. Colwell, S. Batiste, M. Hor´anyi, S. Robertson, and S. Sture, Rev. Geophys. 45, RG2006 (2007).
  14. С. И. Попель, С. И. Копнин, А. П. Голубь, Г. Г. Дольников, А. В. Захаров, Л. М. Зеленый, Ю. Н. Извекова, Астрон. вестн. 47, 455 (2013).
  15. S. I. Popel, G. E. Morfill, P.K. Shukla, and H. Thomas, J. Plasma Phys. 79, 1071 (2013).
  16. S. I. Popel, L. M. Zelenyi, and B. Atamaniuk, Phys. Plasmas 22, 123701 (2015).
  17. Т. И. Морозова, С. И. Копнин, С. И. Попель, Физика плазмы 41, 867 (2015).
  18. С. И. Попель, Т. И. Морозова, Физика плазмы 43, 474 (2017).
  19. Yu. N. Izvekova, T. I. Morozova, and S. I. Popel, IEEE Trans. Plasma Sci. 46, 731 (2018).
  20. S. I. Popel, A. I. Kassem, Yu. N. Izvekova, and L. M. Zelenyi, Phys. Lett. A 384, 126627 (2020).
  21. С. И.Попель, А.П. Голубь, Е. А.Лисин, Ю. Н. Извекова, Б. Атаманюк, Г. Г. Дольников, А. В. Захаров, Л. М. Зеленый, Письма в ЖЭТФ 103, 641 (2016).
  22. С. И.Попель, А. П. Голубь, Л. М. Зеленый, М. Хораньи, Письма в ЖЭТФ 105, 594 (2017).
  23. А. П. Голубь, С. И. Попель, Астрон. вестн. 55, 393 (2021).
  24. E. Walbridge, J. Geophys. Res. 78, 3668 (1973).
  25. M. Hor´anyi, Z. Sternovsky, M. Lankton, C. Dumont, S. Gagnard, D. Gathright, E. Gr¨un, D. Hansen, D. James, S. Kempf, B. Lamprecht, R. Srama, J. R. Szalay, and G. Wright, Space Sci. Rev. 185, 93 (2014).
  26. D. Li , Y. Wang, H. Zhang, X. Wang, Y. Wang, Z. Sun, J. Zhuang, C. Li, L. Chen, H. Zhang, X. Zou, C. Zong, H. Lin, J. Ma, X. Li, X. Cui, R. Yao, X.Wang, X. Gao, Sh. Yang, X. Wang, and B. Zhang, Geophys. Res. Lett. 47, e2020GL089433 (2020).
  27. Л. М. Зеленый, С. И. Попель, А. В. Захаров, Физика плазмы 46, 441 (2020).
  28. А. В. Захаров, Л. М. Зеленый, С. И. Попель, Астрон. вестн. 54, 483 (2020).
  29. R. Bamford, K. J. Gibson, A. J. Thornton, J. Bradford, R. Bingham, L. Gargate, L. O. Silva, R. A. Fonseca, M. Hapgood, C. Norberg, T. Todd, and R. Stamper, Plasma Phys. Control. Fusion 50, 124025 (2008).
  30. L. Gargat´e, R. Bingham, R. A. Fonseca, R. Bamford, A. Thornton, K. Gibson, J. Bradford, and L. O. Silva, Plasma Phys. Control. Fusion 50, 074017 (2008).
  31. A. R. Poppe, J. S. Halekas, G. T. Delory, and W. M. Farrell, J. Geophys. Res. 117, A09105 (2012).
  32. J. Deca, A. Divin, G. Lapenta, B. Lemb`ege, S. Markidis, and M. Hor´anyi, Phys. Rev. Lett. 112, 151102 (2014).
  33. R. A. Bamford, E. P. Alves, F. Cruz, B. J. Kellett, R. A. Fonseca, L. O. Silva, R. M. G. M. Trines, J. S. Halekas, G. Kramer, E. Harnett, R. A. Cairns, and R. Bingham, Astrophys. J. 830, 146 (2016).
  34. R. A. Bamford, B. Kellett, W. J. Bradford, C. Norberg, A. Thornton, K. J. Gibson, I. A. Crawford, L. Silva, L. Gargat´e, and R. Bingham, Phys. Rev. Lett. 109, 081101 (2012).
  35. L. L. Hood and G. Schubert, Science 208, 49 (1980).
  36. S. I. Popel, A. P. Golub’, A. I. Kassem, and L. M. Zelenyi, Phys. Plasmas 29, 013701 (2022).
  37. R. J. L. Grard and J. K. E. Tunaley, J. Geophys. Res. 76, 2498 (1971).
  38. Е. К.Колесников, А. С. Мануйлов, Астрон. ж. 59, 996 (1982).
  39. Е. К.Колесников, А. Б. Яковлев, Астрон. вестн. 31, 70 (1997).
  40. С. И. Попель, А. П. Голубь, Письма в ЖЭТФ 115, 629 (2022).
  41. R. F. Willis, M. Anderegg, B. Feuerbacher, and B. Fitton, in Photon and Particle Interactions with Surfaces in Space, ed. by R. J. L. Grard and D. Reidel, Dordrecht (1973), p. 389.
  42. Y. Asano, I. Shinohara, A. Retin`o, P. W. Daly, E. A.Kronberg, T. Takada, R. Nakamura, Y. V. Khotyaintsev, A. Vaivads, T. Nagai, W. Baumjohann, A. N. Fazakerley, C. J. Owen, Y. Miyashita, E. A. Lucek, and H. R`eme, J. Geophys. Res. 115, 05215 (2010).
  43. O. Buneman, Phys. Rev. 115, 603 (1959).
  44. S. I. Popel, S. V. Vladimirov, and V. N. Tsytovich, Phys. Rep. 259, 327 (1995).
  45. С. И. Попель, А.П. Голубь, Ю. Н. Извекова, В. В. Афонин, Г. Г.Дольников, А. В. Захаров, Л. М. Зеленый, Е. А. Лисин, О. Ф. Петров, Письма в ЖЭТФ 99, 131 (2014).
  46. J. Vaverka, I. Richterov´a, J. Pavl˚u, J. Safr´ankov´a, and Z. Nemecek, Astrophys. J. 825, 133 (2016).
  47. А. А. Галеев, Р. З. Сагдеев, Вопросы теории плазмы, вып. 7, под ред. М.А. Леонтовича, Атомиздат, Москва (1973), с. 3.
  48. S. V. Vladimirov, V. N. Tsytovich, S. I. Popel, and F. Kh. Khakimov, Modulational Interactions in Plasmas, Kluwer Acad. Publ., Dordrecht–Boston–London (1995).
  49. L. L. Hood, A. Zakharian, J. Halekas, D. L. Mitchell, R. P. Lin, M. H. Acu na, and A. B. Binder, J. Geophys. Res. 106, 27825 (2001).
  50. H. Tsunakawa, H. Shibuya, F. Takahashi, H. Shimizu, M. Matsushima, A. Matsuoka, S. Nakazawa, H. Otake, and Y. Iijima, Space Sci. Rev. 154, 219 (2010).
  51. I. Garrick-Bethell, B. P. Weiss, D. L. Shuster, and J. Buz, Science 323, 356 (2009).
  52. S. Gong and M. A. Wieczorek, J. Geophys. Res.: Planets 125, e2019JE006274 (2020).
  53. F. El-Baz, Apollo 16: Preliminary Science Report, NASA Spec. Publ. SP 315, 29 (1972).
  54. J. F. Bell and B. R. Hawke, Publ. Astron. Soc. Pacific 99, 862 (1987).
  55. P. C. Pinet, V. V. Shevchenko, S. D. Chevrel, Y. Daydou, and C. Rosemberg, J. Geophys. Res.: Planets 105, 9457 (2000).
  56. D. Blewett, B. Hawke, N. Richmond, and C. Hughes, Geophys. Res. Lett. 34, L24206 (2007).
  57. G. Y. Kramer, S. Besse, D. Dhingra, J. Nettles, R. Klima, I. Garrick-Bethell, R. N. Clark, J.-P. Combe, J. W. Head III, L. A. Taylor, C. M. Pieters, B. Boardman, and T. B. McCord, J. Geophys. Res. 116, E00G18 (2011).
  58. https://scientificrussia.ru/articles/obnaruzenylunnye-kamni-s-unikalnoj-pylu
  59. C. Pieters, E. Fischer, O. Rode, and A. Basu, J. Geophys. Res.: Planets 98, 20817 (1993).
  60. J. Halekas, D. Brain, D. Mitchell, and R. Lin, Geophys. Res. Lett. 33, 22 (2006).
  61. T. Nakagawa, F. Takahashi, H. Tsunakawa, H. Shibuya, H. Shimizu, and M. Matsushima, Earth, Planets and Space 63, 37 (2011).
  62. Y. Futaana, S. Machida, Y. Saito, A. Matsuoka, and H. Hayakawa, J. Geophys. Res. 108, 1025 (2003).
  63. R. P. Lin, D. L. Mitchell, D. W. Curtis, K. A. Anderson, C. W. Carlson, J. McFadden, M. H. Acu na, L. L. Hood, and A. Binder, Science 281, 1480 (1998).
  64. Y. Futaana, S. Barabash, M. Wieser, M. Holmstrom, A. Bhardwaj, M. B. Dhanya, R. Sridharan, P. Wurz, A. Schaufelberger, and K. Asamura, J. Geophys. Res.: Space Phys. 115, A10248 (2010).
  65. R. Bingham, R. Bamford, B. J. Kellett, and V. D. Shapiro, J. Plasma Phys. 76, 915 (2010).
  66. A. D. R. Phelps, Planet. Space Sci. 21, 1497 (1973).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).