Variability of the Martian ionosphere

Abstract

Historicky bolo štúdium ionosféry Marsu ťažké kvôli nedostatku špecializovaných prístrojov na meranie hustoty elektrónov na obežnej dráhe Marsu. Avšak od roku 2005 boli merania rádiového zákrytu doplnené radarovými meraniami zo zariadenia Mars Express MARSIS a novšie údajmi z Langmuirovej sondy MAVEN LPW od roku 2014. Ionosféra Marsu je zaujímavý systém, pretože Mars ako jeden z dvoch planetárnych telies slnečnej sústavy bez vlastného magnetického poľa má vysoko lokalizované povrchové magnetické polia. Chapmanov model prekvapivo dobre popisuje hlavnú vrstvu ionosféry. Povrchové magnetické polia a ďalšie parametre aj napriek tomu potenciálne ovplyvňujú tvorbu a topológiu ionosféry. Kombináciou nedávno získaného obrovského súboru údajov o elektrónovej hustote, mapy povrchových magnetických polí z meraní Mars Global Surveyor a meraní slnečného rádiového toku F10.7 uskutočňovaného na Zemi, možno vykonať podrobnú štúdiu vplyvu týchto parametrov. Na štúdium vplyvu týchto parametrov, ako aj uhla slnečného zenitu na hustoty elektrónov v ionosfére Marsu, študujeme veľkosť odchýlok od zavedeného Chapmanovho modelu. Ďalej používame Kolmogorovov 5/3 zákon na štúdium možnej závislosti jeho parametrov charakterizujúcich výkon a rozptýlenie fluktuácií na relevantných parametroch.

Historically, studying the Martian ionosphere has been difficult due to the lack of dedicated instruments for electron density measurements in the orbit of Mars. However, since 2005, radio occultation measurements have been supplemented by Mars Express MARSIS remote sounder data and, more recently, by data from the MAVEN LPW Langmuir probe since 2014. The ionosphere of Mars is an interesting system, because Mars as one of the two solar system planetary bodies without an intrinsic magnetic field has highly localised crustal magnetic fields. The Chapman model describes the main layer of the ionosphere surprisingly well. Nevertheless, the crustal magnetic fields and other parameters potentially influence the ionosphere formation and topology. Combining the recent vast electron density data set, the Mars Global Surveyor crustal magnetic field map, and F10.7 solar radio flux measurements carried out at the Earth, a detailed study of the influence of these parameters can be conducted. To study the influence of these parameters as well as solar zenith angle on electron densities in the Martian ionosphere, we study magnitude of deviations from the established Chapman model. Furthermore, we use the Kolmogorov's 5/3 power law to investigate a possible dependence of its parameters characterising power and dissipation...