Formation of a Plasma Layer During the Passage of the Moon through the Magnetic Ropes of the Solar Wind

A. S. Nabatov; Набатов А. С.; A. I. Zakharov; Захаров А. И.; A. I. Efimov; Ефимов А. И.

doi:10.31857/S0320930X22060056

Формирование плазменного слоя при прохождении Луны через магнитные жгуты солнечного ветра

Авторы: Набатов А.С.¹, Захаров А.И.¹, Ефимов А.И.¹
Учреждения:
1. ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН
Выпуск: Том 57, № 1 (2023)
Страницы: 45-54
Раздел: Статьи
URL: https://journal-vniispk.ru/0320-930X/article/view/134970
DOI: https://doi.org/10.31857/S0320930X22060056
EDN: https://elibrary.ru/EKWFQR
ID: 134970

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

В отсутствие плотной атмосферы и общего магнитного поля вокруг Луны частицы солнечного ветра достигают лунной поверхности и почти полностью поглощаются. При прохождении Луны через плазменную среду магнитных жгутов солнечного ветра электрические токи жгута способны сильно изменять электрический потенциал лунной поверхности на дневной и ночной поверхностях, а в случае, когда векторы плотности тока жгута и направление на Солнце близки к коллинеарности, существует возможность возникновения достаточно сильных кольцевых токов, магнитное поле которых стремится вытеснить магнитное поле жгута и привести к формированию плазменного слоя с высотой порядка ларморовского радиуса электрона.

Ключевые слова

Луна, плазменный слой, солнечный ветер, магнитный жгут, бессиловая структура

Список литературы

Москаленко А.М. Электростатический потенциал у поверхности Луны // Кинемат. и физ. небесн. тел. 1992. Т. 8. № 5. С. 31–40.
Попель С.И., Копнин С.И., Голубь А.П., Дольников Г.Г., Захаров А.В., Зеленый Л.М., Извекова Ю.Н. Пылевая плазма у поверхности Луны // Астрон. вестн. 2013. Т. 47. № 6. С. 455–466.
Попель С.И., Голубь А.П., Зеленый Л.М., Хораньи М. Удары высокоскоростных метеороидов и плазменно-пылевое облако над поверхностью Луны // Письма в ЖЭТФ. 2017. Т. 105. Вып. 10. С. 594–599.
Bhardwaj Anil, Dhanya1 M.B., Alok Abhinaw, Barabash S., Wieser M., Futaana Yoshifumi, Wurz Peter, Vorburger Audrey, Holmström Mats, Lue Charles, Harada Yuki, Asamura Kazushi. A new view on the solar wind interaction with the Moon // Geosci. Lett. 2015. 2:10
Bittencourt J.A. Fundamentals of plasma physics. New York: Springer Science + Business Media, 2004. 320 p.
Buhler C., Calle C., Clements J., Mantovani J., Ritz M. Test method for in situ electrostatic characterization of lunar dust // IEEE Aerospace Conf. Proc. 2007. P. 1–19.
Burlaga L.F. Interplanetary Magnetohydrodynamics // Int. Ser. in Astron. and Astrophys. V. 3. New York: Oxford Univ. Press, 1995. P. 272.
Carrier W.D. III, Olhoeft G.R., Mendell W. Physical properties of the lunar surface // Lunar Sourcebook. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1991. P. 475–594.
Choudhary R.K., Ambili K.M., Siddhartha Choudhury, Dhanya M.B., Bhardwaj A. On the origin of the ionosphere at the Moon using results from Chandrayaan-1 S-Band Radio Occultation Experiment and a photochemical model // Geophys. Res. Lett. 2016. 43(19). P. 10 025–10 033.
Cohen R.H., Ryutov D.D. Sheath physics and boundary conditions for edge plasmas // Contrib. Plasma Phys. 2004. V. 44. № 1–3. P. 111–125.
Dyal P., Parkin C.W., Daily W.D. Structure of the lunar interior from magnetic field measurements // Proc. Lunar Sci. Conf. 7th. 1976. P. 3077–3095.
Feng H.Q., Wu D.J., Chao J.K. Size and energy distributions of interplanetary magnetic flux ropes // J. Geophys. Res. 2007. V. 112. A02102.
Feng H.Q., Wu D.J., Lin C.C., Chao J.K., Lee L. C., Lyu L.H. Interplanetary small- and intermediate-sized magnetic flux ropes during 1995–2005 // J. Geophys. Res. 2008. V. 113. id. A12105.
Freeman J.W., Ibrahim M. Lunar electric fields, surface potential and associated plasma sheaths // The Moon. 1975. V. 14. P. 103–114.
Halekas J.S., Delory G.T., Lin R.P., Stubbs T.J., Farrell W.M. Lunar Prospector observations of the electrostatic potential of the lunar surface and its response to incident currents // J. Geophys. Res. 2008. V. 113. id. A09102.
Hidalgo M.A., Cid C., Medina J., Viñas A.F. A new model for the topology of magnetic clouds in the solar wind // Sol. Phys. 2000. V. 194. P. 165–174.
Hidalgo M.A., Cid C. A non-force-free approach to the topology of magnetic clouds in the solar wind // J. Geophys. Res. 2002. V. 106. Iss. A1. P. 1002.
Holmström M. The interaction between the Moon and the solar wind // AGU Fall Meeting, December 6, 2012. P43D-1940.
Imamura T., Nabatov A., Mochizuki N., Iwata T., Hanada H., Matsumoto K., Noda H., Kono Y., Liu Q., Futaana Y., Ando H., Yamamoto Z., Oyama K.-I., Saito A. Radio occultation measurement of the electron density near the lunar surface using a subsatellite on the SELENE mission // J. Geophys. Res. 2012. V. 117. id. A06303.
Jordan A.P., Stubbs T.J., Wilson J.K., Schwadron N.A., Spence H.E., Joyce C.J. Deep dielectric charging of regolith within the Moon’s permanently shadowed regions// J. Geophys. Res. E: Planets. 2014. V. 119 (8). P. 1806–1821.
Lepping R.P., Burlaga L.F., Jones J.A. Magnetic field structure of interplanetary magnetic clouds at 1 AU // J. Geophys. Res. 1990. V. 95. P. 11 957–11 965.
Mitchell D.L., Halekas J.S., Lin R.P., Frey S., Hood L.L., Acuña M.H., Binder A. Global mapping of lunar crustal magnetic fields by Lunar Prospector // Icarus. 2008. V. 194. P. 401–409.
Ness N.F. Interaction of the solar wind with the Moon // Sol. Terr. Phys. 1970. Part II. P. 159–205.
Nitter T., Havnes O., Melandso F. Levitation and dynamics of charged dust in the photoelectron sheath above surfaces in space // J. Geophys. Res. 1998. V. 103. P. 6605–6620.
Olhoeft G.R., Strangway D.W. Dielectric properties of the first 100 meters of the Moon // Earth and Planet. Sci. Lett. 1975. V. 24. P. 394–400.
Pluchino S., Schilliro F., Salerno E., Pupillo G., Maccaferri G., Cassaro P. Radio occultation measurements of the lunar ionosphere // Mem. S. A. It. Suppl. 2008. V. 12. P. 53.
Popel S.I., Golub’ A.P., Kassem A.I., Zelenyi L.M. Dust dynamics in the lunar dusty plasmas: Effects of magnetic fields and dust charge variations // Phys. Plasmas. 2022. V. 29. № 1. id. A013701.
Savich N.A. Cislunar plasma model // Space Res. 1976. V. 16. P. 941–943.
Stern S.A. The lunar atmosphere: history, status, current problems, and context // Rev. Geophys. 1999. V. 37. Iss. 4. P. 453–491.
Stubbs T.J., Vondrak R.R., Farrell W.M. A dynamics fountain model for lunar dust // Adv. Space Res. 2006. V. 37. P. 59–66.
Stubbs T.J., Glenar D.A., Farrell W.M., Vondrak R.R., Collier M.R., Halekas J.S., Delory G.T. On the role of dust in the lunar ionosphere // Planet. and Space Sci. 2011. V. 59. P. 1659–1664.
Vyshlov A.S., Savich N.A., Vasilyev M.B., Samoznaev L.N., Sidorenko A.I., Shtern D.Y. Some results of cislunar plasma research // NASA Tech. Rep. 1976. V. 397. P. 81–85.
Walbridge E. Lunar photoelectron layer // J. Geophys. Res. 1973. V. 78. № 19. P. 3668–3687.
Wang X., Pilewskie J., Hsu H.-W., Horányi M. Plasma potential in the sheaths of electron-emitting surfaces in space // Geophys. Res. Lett. 2015. V. 43. P. 525–531.
Zhang H., Khurana K.K., Zong Q.-g., Kivelson M.G., Hsu T.-s., and 9 co-authors. Outward expansion of the lunar wake: ARTEMIS observations // Geophys. Res. Lett. 2012. V. 39. Iss. 18. id. L18104.
Zhang H., Khurana K.K., Kivelson M.G., Angelopoulos V., Wan W.X., Liu L.B., Zong Q.-G., Pu Z.Y., Shi Q.Q., Liu W.L. Three-dimensional lunar wake reconstructed from ARTEMIS data // J. Geophys. Res.: Space Physics. 2014. V. 119. P. 5220–5243.