Plasma Physics ReportsPlasma Physics ReportsФизика плазмы0367-29213034-6371The Russian Academy of Sciences66860910.31857/S0367292122601199BFXQUEПЫЛЕВАЯ ПЛАЗМАUnknownSome Aspects of Modulational Interaction in Earth’s Dusty Ionosphere Including Dusty Plasmas of Meteor TailsПроявления модуляционной неустойчивости в ионосфере Земли, включая хвосты метеороидовMorozovaT. I.МорозоваТ. И.timoroz@yandex.ruPopelS. I.ПопельС. И.izvekova@iki.rssi.ruSpace Research Institute, Russian Academy of SciencesИнститут космических исследований РАН01012023491424726022025Copyright ©; 2023, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2023, Российская академия наук2023Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0367-2921/article/view/668609

The mechanism of modulational interaction of various wave modes in the meteoroid tails is described. Modulational instability of different oscillation modes can lead to the appearance of a number of effects observable in the meteoroid tails, such as the electrophonic noises. In particular, the modulational instability of the electromagnetic waves from the meteoroid shock wave related to the dust-acoustic mode, along with the modulational instability of the lower hybrid and Langmuir waves, can cause these effects. Waves that subsequently transform into an acoustic wave reaching the Earth’s surface can be generated in the first case. Magnetic fields with a magnitude comparable to that of the magnetic fields experimentally detected by means of magnetometers can appear in the latter two cases. Transverse electromagnetic oscillations that can be perceived as electrophonic noises heard simultaneously with the meteoroid passage when they reach the Earth’s surface can propagate as well. We analyze the influence of meteor flashes on parameters of the dusty plasma of the meteoroid tails depending on the altitude of the meteor-body passage. Characteristic concentrations of dust particles in the meteoroid tails during flashes as a function of altitude are estimated. Using the example of modulational instability of electromagnetic waves related to the dust-acoustic mode, we demonstrate how increased concentration of dust particles during flashes influences the growth rate of the instability and conditions of its development.

Описан механизм модуляционного взаимодействия различных волновых мод в хвостах метеороидов. Модуляционная неустойчивость различных мод колебаний может приводить к возникновению ряда наблюдательных эффектов в метеороидных хвостах таких, как электрофонные шумы. В частности, это может быть модуляционная неустойчивость электромагнитных волн от ударной волны метеороида, связанная с пылевой звуковой модой, а также модуляционая неустойчивость нижнегибридных и ленгмюровских волн. В первом случае могут рождаться волны, которые потом преобразуются в звуковые, когда дойдут до поверхности Земли. В двух последних случаях могут возникать магнитные поля, величины которых сравнимы с наблюдаемыми магнитными полями во время экспериментов с магнитометрами, а также распространяться поперечные электромагнитные колебания, которые, достигая поверхности Земли, могут восприниматься как электрофонные шумы, слышимые одновременно с пролетом метеороидов. Рассматривается влияние вспышек метеоров на параметры пылевой плазмы хвостов метеороидов в зависимости от высоты пролета метеорных тел. Оценены характерные концентрации пылевых частиц в хвостах метеороидов во время вспышек от высоты. Показано на примере модуляционной неустойчивости электромагнитных волн, связанной с пылевой звуковой модой, как концентрация пылевых частиц, увеличенная во время вспышек, будет влиять на величину инкрементов неустойчивости и условия ее развития.

метеороидыметеороидный следплазменно-пылевые процессыпылевая плазмадробление метеорного телаэлектрофонные звукипылевые частицы в атмосфере Землимодуляционное взаимодействиеленгмюровские волнынелинейные процессыБронштэн В.А. Физика метеорных явлений. М.: “Наука”, 1981. 416 с.Борисов Н.Д., Копнин С.И., Попель С.И., Морозова Т.И. // Физика плазмы. 2019. Т. 45. С. 346.Морозова Т.И., Попель С.И. // Физика плазмы. 2020. Т. 46. С. 993.Morozova T.I., Kopnin S.I., Popel S.I., Borisov N.D. // Phys. Plasmas. 2021. V. 28. P. 033703.Morozova T.I., Popel S.I. // J. Phys.: Conf. Ser. 2021. V. 1787. P. 012052.Бронштэн В.А. Метеоры. Метеориты. Метеороиды. М. Наука. 1987.Калашников А.Г. // ДАН СССР. 1949. Т. 66. С. 373.Калашников А.Г. // Известия АН ССCР. Сер. Геофизика. 1952. № 6. С. 7.Зевакина Р.А. // Труды НИИЗМ. 1953. № 9 (19). С. 46–81.Черногор Л.Ф. // Геомагнетизм и аэрономия. 2020. Т. 60. С. 375.Морозова Т.И., Попель С.И. // Физика плазмы. 2022. Т. 48. С. 635.Цытович В.Н. Теория турбулентной плазмы. М.: Атомиздат. 1971. 424 с.Цытович В.Н. // УФН. 1966. Т. 90. С. 435.Popel S.I., Elsasser K. // Comments Plasma Phys. Cont. Fusion. 1994. V. 16. P. 79.Stenflo L. // J. Geophys. Res. 1985. V. 90. P. 5355.Stenflo L., Shukla P.K., Yu M.Y. // J. Geophys. Res. 1986. V. 91. P. 11369.Kopnin S.I., Popel S.I., Yu M.Y. // Phys. Plasmas. 2009. V. 16. P. 063705.Simonenko A.N. // Physics and Dynamics of Meteors / Eds. L. Kresak, P.M. Millman. Dordrecht: D. Reidel Publishing company. 1968. P. 207.Tsytovich V.N., Bel’kov S.A. // Comments Plasma Phys. Cont. Fusion. 1980. V. 5. P. 219.Мишин В.А., Ружин Ю.Я., Телегин В.А. Взаимодействие электронных потоков с атмосферной плазмой. М.: Гидрометеоиздат. 1989. 264 с.Vladimirov S.V., Tsytovich V.N., Popel S.I., Khaki-mov F.Kh. Modulational Interactions in Plasmas. Dordrecht–Boston–London: Kluwer Academic Publishers, 1995. 539 p.Морозова Т.И., Копнин С.И., Попель С.И. // Геомагнетизм и аэрономия. 2021. Т. 61. С. 794.Keay C.S.L. // Science. 1980. V. 210. P. 11.Verveer A., Bland P.A., Bevan A.W.R. // 63rd Annual Meteoritical Society Meeting. 2000.Zgrablić G., Vinković D., Gradečak S., Kovačić D., Biliskov N., Grbac N., Andreić Ž., Garaj S. // J. Geophys. Res. 2002. V. 107. P. SIA 11-1-SIA 11-9.https://doi.org/10.1029/2001JA000310Trautner R., Koschny D., Witasse O., Zender J., Knö-fel A. // Proc. Asteroids, Comets, Meteors – ACM 2002. International Conference. 2002.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