Физика плазмы, 2020, T. 46, № 11, стр. 993-1006

К вопросу о плазменно-пылевых процессах, сопровождающих метеорные потоки

Т. И. Морозова a*, С. И. Попель a

a Институт космических исследований РАН
Москва, Россия

* E-mail: timoroz@yandex.ru

Поступила в редакцию 16.03.2020
После доработки 14.04.2020
Принята к публикации 20.04.2020

Аннотация

Рассматриваются плазменно-пылевые процессы в ионосфере Земли, связанные с пролетом метеорных тел и распространением метеорного следа. Изучаются как процессы, происходящие в самом метеорном следе, так и процессы, которые возникают в атмосфере Земли при пролете метеорного тела, а также их отклик и влияние на наблюдателей и работу различных технических систем. В частности, предлагаются механизмы, объясняющие возникновение звуковых явлений, сопровождающих пролет метеороидов во время метеорных потоков. Описан механизм формирования пылевой плазмы в хвостах метеороидов. Показано, что в результате зарядки пылевых частиц метеорного вещества создаются условия для возникновения пылевых звуковых волн. Пылевые звуковые возмущения возбуждаются в результате развития модуляционной неустойчивости электромагнитных волн от метеорного следа и имеют частоты, характерные для пылевого звука (0.003–60 Гц). Данные очевидцев показали, что наблюдатели на Земле могут слышать низкочастотные звуки, возникающие во время метеорных потоков. Предполагается, что звук доходит до поверхности Земли в результате передачи колебаний пылевых частиц нейтралам, чья концентрация велика в атмосфере. Рассматриваются механизмы дробления метеорных тел и зарядка образуемых при этом пылевых частиц, оцениваются характерные заряды пылевых фрагментов для частиц нано- и микроразмеров, рассматриваются пылевые частицы разной формы. Вычисляются инкременты, при которых происходит модуляционное возбуждение низкочастотных пылевых звуковых возмущений. Приведены условия развития модуляционной неустойчивости.

Ключевые слова: метеоры, метеорный след, хвост метеороида, метеорные потоки, пылевая плазма, зарядка пылевых частиц, пылевые звуковые волны, электрофонные звуки, пылевые частицы в атмосфере Земли, модуляционная неустойчивость

DOI: 10.31857/S0367292120100078

Список литературы

  1. Бронштэн В.А. Метеоры. Метеориты. Метеороиды. М.: Наука, 1987.

  2. Филоненко А.Д. // Геомагнетизм и аэрономия. 2018. Т. 58. С. 693.

  3. Zhang X., Hancock P., Devillepoix H.A.R., Wayth R.B., Beardsley A., Crosse B., Emrich D., Franzen T.M.O., Gaensler B.M., Horsley L., Johnston-Hollitt M., Kap-lan D.L., Kenney D., Morales M.F., Pallot D., Steele K., Tingay S.J., Trott C.M., Walker M., Williams A., Wu C., Ji J., Ma Yu. // Monthly Not. Royal Astron. Soc. 2018. V. 477. P. 5167.

  4. Spalding R., Tencer J., Sweatt W., Conley B., Hogan R., Boslough M., Gonzales G., Spurný P. // Sci. Reps. 2017. V. 7. P. 41251. https://doi.org/10.1038/srep41251

  5. Trautner R., Koschny D., Witasse O., Zender J., Knöfel A. // Proc. Asteroids, Comets, Meteors – ACM 2002. International Conference. 2002. ISBN 92-9092-810-7. P. 161–164.

  6. Zgrablić G., Vinković D., Gradečak S., Kovačić D., Biliskov N., Grbac N., Andreić Ž., Garaj S. // J. Geophys. Res. 2002. V. 107. P. SIA11-1. https://doi.org/10.1029/2001JA000310

  7. Verveer P., Bland A., Bevan A.W.R. // 63rd Ann. Meteoritical Soc. Meeting. 2002. Publisher: Meteoritical Society. P. A163-A164.

  8. Keay C.S.L. // J. Sci. Exploration. 1993. V. 7. P. 337.

  9. Замоздра С.Н. // Материалы Всеросс. научной конф. “Метеорит Челябинск – год на Земле”, Челябинск, 2014. С. 151.

  10. Кринов Е.Л. Инструкция по наблюдению падений, поискам и сбору метеоритов. М.: Изд-во АН СССР, 1950.

  11. Астапович И.С. // Мироведение. 1929. Т. 18. № 6. С. 337.

  12. Метеорная материя в атмосфере Земли. Сборник статей / Ред. В.В. Федынского, И.С. Астаповича, В.А. Бронштэна, И.Т. Зоткина, В.И. Цветкова. М.: Наука, 1966.

  13. Popova O. // 38th Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. AIAA-2000-0587. 2000. https://doi.org/10.2514/6.2000-587.

  14. Tatum J.B., Stumpf L.L. // Publ. Astronom. Soc. Pacific. 2000. V. 112. P. 1487.

  15. Копнин С.И., Попель С.И. // Физика плазмы. 2008. Т. 34. С. 517.

  16. Копнин С.И., Попель С.И., Морозова Т.И. // Физика плазмы. 2015. Т. 41. С. 188.

  17. Борисов Н.Д., Копнин С.И., Морозо-ва Т.И., По-пель С.И. // Физика плазмы. 2019. Т. 45. С. 346.

  18. Бронштэн В.А. // Астрон. вестн. 1991. Т. 25. С. 490.

  19. Morozova T.I., Kopnin S.I., Popel S.I. // Problems of Atomic Science and Technology, Ser.: Plasma Physics. 2012. № 82. P. 84.

  20. Молоцкий М.И. // Физика твердого тела. 1977. Т. 12. С. 642.

  21. Финкель В.М., Головин Ю.И., Куликова Г.П. // Ф-изика твердого тела. 1975. Т. 17. С. 301.

  22. Молоцкий М.И. // Физика твердого тела. 1976. Т. 18. С. 1763.

  23. Klumov B.А., Popel S.I., Bingham R. // Письма в ЖЭТФ. 2000. Т. 72. С. 524.

  24. Мусатенко С.И., Мусатенко Ю.С., Курочка Е.В., Ласточкин А.В., Чолий В.Я., Максименко О.И., Слипченко А.С. // Геомагнетизм и аэрономия. 2006. Т. 46. С. 182.

  25. Hunten D.M., Turco R.P., Toon O.B. // J. Atmospheric Sci. 1980. V.37. P. 1342.

  26. Астапович И.С. Метеорные явления в атмосфере Земли. М.: Физматгиз, 1958.

  27. Андрущенко В.А. // Компьютерные исследования и моделирование. 2018. № 5. С. 605.

  28. Бронштэн В.А. Физика метеорных явлений. М.: Наука, 1981.

  29. Whipple F.L. // Astron. J. 1952. V. 57. P. 28.

  30. Левитский С.М. // Геомагнетизм и аэрономия. 1981. Т. 21. С. 674.

  31. Jenniskens P., Stenbaek-Nielsen H.C. // Astrobiology. 2004. V. 4. P. 95. https://doi.org/10.1089/153110704773600267

  32. Jenniskens P. // Proc. Meteoroids 2001 Conf., 6–10 August 2001, Kiruna, Sweden / Ed.: Barbara Warmbein. ESA SP-495, Noordwijk: ESA Publications Division, ISBN 92-9092-805-0, 2001. P. 247.

  33. Метеоры. Сб. статей / Ред. И.С. Астапович. М.: Наука, 1959.

  34. Öpik E.J. // Proc. Roy. Soc., Ser. A. 1955. V. 230. P. 463.

  35. Seizinger A., Speith R., Kley W. // Astron. Astrophys. 2013. V. 559. P. A19. https://doi.org/10.1051/0004-6361/201322046

  36. Фурман А.М. // Астрон. журн. 1960. V. 37. С. 746.

  37. Кринов Е.Н. Железный дождь. М.: Наука, 1981.

  38. Медведев Ю.А., Хохлов В.Д. // Астрон. вестн. 1975. Т. 9. С. 102.

  39. Hocking W.K., Silber R.E., Plane J.M.C., Feng W., Garbanzo-Salas M. // Annales Geophysicae. 2016. V. 34. P. 1119.

  40. Simonenko A.N. // Physics and Dynamics of Meteors / Eds. L. Kresak, P.M. Millman. Dordrecht: D. Reidel Publishing company, 1968. P. 207.

  41. Бабажанов П.Б. // Кометы и метеоры. 1971. № 20. С. 17.

  42. Vladimirov S.V. // Phys. Plasmas. 1994. V. 1. P. 2762.

  43. Копнин С.И., Морозова Т.И., Попель С.И. // Инженерная физика. 2017. № 11. С. 38.

  44. Tsytovich V.N., Morfill G.E., Vladimirov S.V., Thomas H. Elementary Physics of Complex Plasmas. Berlin/Heidelberg: Springer, 2008.

  45. Gabrielli P., Barbante C., Plane J., Varga A., Hong S., Cozzi G., Gaspari V., Planchon F., Cairns W., Ferrari C., Crutzen P., Cescon P., Boutron C. // Nature. 2004. V. 432. P. 1011.

  46. Денисенко В.В., Помозов Е.В. // Солнечно-земная физика. 2010. Вып. 16. С. 70.

  47. Карпов М.И. // Труды Кольского научного центра. 2016. № 4–2. С. 106.

  48. Физические величины: Справочник / Ред.: И.С. Григорьев, Е.З. Мейлихов. М.: Энергоатомиздат, 1991.

Дополнительные материалы отсутствуют.