Plasma Physics ReportsPlasma Physics ReportsФизика плазмы0367-29213034-6371The Russian Academy of Sciences69287110.31857/S0367292125060095ПЫЛЕВАЯ ПЛАЗМАResearch ArticleParameters of dusty plasma in Saturn's magnetosphereПараметры пылевой плазмы в магнитосфере СатурнаShokhrinD. VШохринД. ВKopninS. IКопнинС. Иkopnin@cosmos.ruPopelS. IПопельС. ИNational Research University Higher School of EconomicsНациональный исследовательский университет “Высшая школа экономики”Space Research Institute of the Russian Academy of SciencesИнститут космических исследований РАН15062025516VOL 51, NO6 (2025)ТОМ 51, №6 (2025)65966611102025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0367-2921/article/view/692871

The parameters of dusty plasmas of Saturn’s magnetosphere at different distances from the planet are considered. Special attention is given to the parameters near the moon Enceladus. The influence of the photoelectric effect caused by the interaction of dust component of Saturn’s magnetospheric plasma with solar radiation on its parameters is discussed. It is demonstrated that due to the photoelectric effect, even though far away from the Sun, there may be situations where dust particles can gain a positive charge. Conditions under which dust particles could carry a positive charge were defined. A qualitative method was suggested for identifying scenarios when dust particles carry either positive or negative charges.

Рассмотрены параметры пылевой плазмы магнитосферы Сатурна на различных расстояниях от планеты. Особое внимание уделено параметрам в окрестностях спутника Энцелада. Рассмотрен вопрос влияния фотоэффекта, вызванного взаимодействием пылевой компоненты плазмы магнитосферы Сатурна с солнечным излучением, на её параметры. Показано, что благодаря фотоэффекту, несмотря на значительное удаление от Солнца, возможны ситуации, когда пылевые частицы могут приобретать положительный заряд. Определены условия, при которых пылевые частицы могут иметь положительный заряд. Предложен качественный метод определения ситуаций, когда пылевые частицы имеют положительный, а когда отрицательный заряды.

dusty plasmaSaturn's magnetosphereEnceladuskappa electron distributionphotoelectric effectпылевая плазмамагнитосфера СатурнаЭнцеладкаппа-распределение электроновфотоэффектКлумов Б.А., Морфилл Г.Е., Попель С.И. // ЖЭТФ. 2005. Т. 127. С. 171.Kopnin S.I., Kosarev I.N., Popel S.I., Yu M.Y. // Planetary Space Sci. 2004. V. 52. P. 1187.Копнин С.И., Косарев И.Н., Попель С.И., Ю М. // Физика плазмы. 2005. Т. 31. С. 224.Popel S.I., Morfill G.E., Shukla P.K., Thomas H. // J. Plasma Phys. 2013. V. 79. P. 1071.Зеленый Л.М., Попель С.И., Голубь А.П. // ЖЭТФ. 2024. Т. 166. C. 133.Попель С.И., Копнин С.И., Голубь А.П., Долников Г.Г., Захаров А.В., Зелёный Л.М., Извекова Ю.Н. // Астрон. вестн. 2013. Т. 47. С. 455.Голубь А.П., Долников Г.Г., Захаров А.В., Зелёный Л.М., Извекова Ю.Н., Копнин С.И., Попель С.И. // Письма в ЖЭТФ. 2012. Т. 95. С. 198.Попель С.И., Морозова Т.И. // Физика плазмы. 2017. Т. 43. С. 474.Лисин Е.А., Тараканов В.П., Петров О.Ф., Попель С.И., Долников Г.Г., Захаров А.В., Зелёный Л.М., Фортов В.Е. // Письма в ЖЭТФ. 2013. Т. 98. С. 755.Попель С.И., Зелёный Л.М., Захаров А.В. // Физика плазмы. 2023. Т. 49. С. 813.Попель С.И., Зелёный Л.М. // Астрономический вестник. Исследования Солнечной системы. 2024. Т. 58. C. 222.Попель С.И., Голубь А.П., Захаров А.В., Зелёный Л.М. // Письма ЖЭТФ. 2017. Т. 106. С. 469.Попель С.И., Голубь А.П., Зелёный Л.М. // Физика плазмы. 2018. Т. 44. С. 635.Koen E.J., Collier A.B., Maharaj Sh.K., Hellberg M.A. // Phys. Plasmas. 2014. V. 21. P. 072122.Шохрин Д.В., Копнин С.И., Попель С.И. // Письма ЖЭТФ. 2024. Т. 119. С. 419.Извекова Ю.Н., Копнин С.И., Шохрин Д.В., Попель С.И. // Физика плазмы. 2025. Т. 51. С. 92.Попель С.И., Голубь А.П., Зелёный Л.М. // Письма ЖЭТФ. 2024. Т. 120. С. 317.Dusty Plasmas: Physics, Chemistry and Technology in Plasma Processing / Ed. A. Bouchoule. N. Y.: John Wiley and Sons Inc., 1999. 408 p.Shukla P.K., Mamun A.A. Introduction to Dusty Plasmas Physics. Bristol / Philadelphia: Institute of Physics Publishing, 2002. 265 p.Vladimirov S.V., Ostrikov K., Samarian A.A. Physics and Applications of Complex Plasmas. London: Imperial College Press, 2005. 500 p.Цытович В.Н. // УФН. 1997. Т. 167. С. 57.Извекова Ю.Н., Попель С.И. // Физика плазмы. 2017. Т. 43. С. 1010.Попель С.И. // Природа. 2015. №9. С. 48.Беленькая Е.С. // УФН. 2009. Т. 179. С. 809.Wahlund J.-E., Andre M., Eriksson A.I.E., Lundberg M., Morooka M.W., Shafiq M., Averkamp T.F., Gurnett D.A., Hospodarsky G.B., Kurth W.S., Jacobsen K.S., Pedersen A., Farrell W., Ratynskaia S., Piskunov N. // Planetary Space Sci. 2009. V. 57. P. 1795.Yaroshenko V.V., Ratynskaia S., Olson J., Brenning N., Wahlund J.-E., Morooka M., Kurth W.S., Gurnett D.A., Morfill G.E. // Planetary Space Sci. 2009. V. 57. P. 1807.Sittler Jr. E.C., Ogilvie K.W., Scudder J.D. // J. Geophys. Res. 1983. V. 88. P. 8847.Blanc M., Bolton S., Bradley J., Burton M., Craven T.E., Dandouras I., Dougherty M.K., Festou M.C., Feynman J. et al. // Space Sci. Rev. 2002. V. 104. P. 253.Barbosa D.D., Kurth W.S. // J. Geophys. Res. 1993. V. 98. P. 9351.Schippers P., Blanc M., Andre N., Dandouras I., Lewis G.R., Gilbert L.K., Persoon A.M., Krupp N., Gurnett D.A., Coates A.J., Krimigis S.M., Young D.T., Dougherty M.K. // J. Geophys. Res. 2008. V. 113. P. A07208.Rymer A.M., Mauk B.H., Hill T.W., Paranicas C., André N., Sittler E.C.Jr., Mitchell D.G., Smith H.T., Johnson R.E., Coates A.J. et al. // J. Geophys. Res. 2007. V. 112. P. A02201.Richardson J.D. // Geophys. Res. Lett. 1995. V. 22. P. 1177.Richardson J.D., Sittler E.C., Jr. // J. Geophys. Res. 1990. V. 95. P. 12.019.Horányi, M., Hartquist T.W., Havnes O., Mendis D.A., Morfill G.E. // Rev. Geophys. 2004. V. 42. P. RG4002.Engelhardt I.A.D., Wahlund J.-E., Andrews D.J., Eriksson A.I., Sec Y., Kurth W.S., Gurnett D.A., Morooka M.W., Farrell W.M., Dougherty M.K. // Planetary Space Sci. 2015. V. 117. P. 453.Morooka M.W., Wahlund J.-E., Eriksson A.I., Farrell W.M., Gurnett D.A., Kurth W.S., Persoon A.M., Shafiq M., André M., Holmberg M.K.G. // J. Geophys. Res. 2011. V. 116. P. 12221.Шохрин Д.В., Копнин С.И., Попель С.И. // Физика плазмы. 2024. Т. 50. C. 1258.Копнин С.И., Моржакова А.А., Попель С.И., Шукла П.К. // Физика плазмы. 2011. Т. 37. C. 745.Tokar R.L., Johnson R.E., Hill T.W., Pontius D.H., Kurth W.S., Crary F.J., Young D.T., Thomsen M.F., Reisenfeld D.B., Coates A.J., Lewis G.R., Sittler E.C., Gurnett D.A. // Science, New Series. 2006. V. 31. P. 1409.Rubab N., Murtaza G. // Physica Scripta. 2006. V. 73. P. 178.Schmitt-Ott A., Schurtenberger P., Siegmann H.C. // Phys. Rev. Lett. 1980. V. 45. P. 1284.Walbridge E. // J. Geophys. Res. 1973. V. 78. P. 3668.Chamberlin P.C., Woods T.N., Eparvier F.G. // Space Weather. 2008. V. 6. P. S05001.Попель С.И., Голубь А.П., Извекова Ю.Н., Афонин В.В., Долников Г.Г., Захаров А.В., Зелёный Л.М., Лисин Е.А., Петров О.Ф. // Письма ЖЭТФ. 2014. Т. 99. С. 131.Klumov B.A., Popel S.I., Bingham R. // Письма ЖЭТФ. 2000. Т. 72. С. 524.Losseva T.V., Popel S.I., Golub’ A.P., Izvekova Yu.N., Shukla P.K. // Phys. Plasmas. 2012. V. 19. P. 013703.