Nonlinear mechanism of electromagnetic radiation generation in cosmic plasma

1Yukhimuk, AK, 2Yukhimuk, VA, 3Fal'ko, OG
1Main Astronomical Observatory of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine
2Taras Shevchenko National University of Kyiv, Kyiv, Ukraine; Newcastle University , Newcastle, Australia
3Taras Shevchenko National University of Kyiv, Kyiv, Ukraine
Kosm. nauka tehnol. 1995, 1 ;(2):65–71
https://doi.org/10.15407/knit1995.02.065
Section: Space Astronomy
Publication Language: Russian
Abstract: 
Parametric three-wave interaction of upper hybrid waves with kinetic Alfve'n waves and electromagnetic waves (along and across the ambient magnetic field) is studied using two-fluid MHD. A nonlinear dispersion equation for the coupling waves and the growth rate of the parametric instability are found. We use our theoretical results for explaining observations of satellites in the magnetosphere. It is shown that electromagnetic waves both along and across the ambient magnetic fields can be generated as a result of the upper hybrid wave decay instability. It is also shown that the left-mode electromagnetic wave will be generated more efficiently than the ordinary electromagnetic wave. These parametric processes can also occur during solar flashes and in the magnetosphere of Jupiter ій плазмі. Показано, що в результаті розпаду верхневогібридної хвилі генеруються електромагнітні хвилі, що поширюються як уздовж, так і поперек зовнішнього магнітного поля. При цьому інкремент розвитку нестійкості в разі генерації лівополяризованій електромагнітній хвилі значно вище, ніж в разі генерації звичайної електромагнітної хвилі. Розглянуті в роботі нелінійні параметричні процеси можуть мати місце також на Сонці під час потужних спалахів, а також в магнітосфері Юпітера
Keywords: cosmic plasma, electromagnetic wave
References: 
1. Korr  T.  D.,  Desh  M.  D.   The latest observations of Jupiter in the decameter and hecto meter areas. Jupiter, Vol. 3. Magnetosphere. Radiation belts, Ed. by T.Gehrels, P. 91 — 144 (Mir, Moscow, 1979) [in Russian].
2. Riabov B. P., Gerasimova N. N. Decametric sporadic radio emission of Jupiter [Dekametrovoe sporadicheskoe radioizluchenie Jupitera], 235 p. (Nauk, dumka, Kiev, 1990) [in Russian].
3. Smit P. A. Models of decameter emission of Jupiter  Jupiter, Vol. 1, 433—485 (Mir, Moscow, 1978) [in Russian].
4. Yukhimuk V. A., Yukhimuk A. K. Parametric excitation of upper-hybrid and ionic acoustic waves in the space plasma. Kinematika Fiz. Nebesn. Tel, 10 (6), 67—73 (1994) [in Russian].
5. Yukhimuk A. K., Yukhimuk V. A., Kucherenko V. P. Nonlinear mechanism of Alfven waves generation in magnetized plasma. Kinematika Fiz. Nebesn. Tel, 11 (5) 71—77 (1995) [in Russian].
6. Decreau P. M., Bechin C., Parrot M. Global characteristics of the cold plasma in the equatorial plasmapause region as deduced from the GEOS 1 mutual impedance probe. J. Geophys.Res., 87A (2), 695—712 (1982). 
7. Gurnett D. A., Shaw R. R. Electromagnetic radiation trapped in the magnetosphere  above the  plasma frequency.  J. Geophys.
Res., 78A (34), 8136—8149 (1973).
8. Kurth W. S., Ashour-Abdall M., Frank L. A., et al. A comparison of intense electrostatic waves near FUHR with linear instability theory. Geophys. Res. Lett., 6A (6),  487—490 (1979).
9. Murtaza G., Shukla P. K. Nonlinear generation of electromagnetic waves.  J. Plasma Phys., 31, 423—436 (1984).
10. Oya H., Marioka A., Kobayashi K., et al. Plasma wave observation and sounder experiments (PWS) using the Akebano (EXOS-D) satellite-instrumentation and initial result including discovery of the high altitude aquatorial plasma turbulence.  J. Geomag. Geoelectr., 42, 441—442 (1990).
11. Stubbe P., Kopka H., Thide B., et al. Stimulated electromagnetic emissions:  a new technique to study the parametric decay instability in the ionosphere.  J. Geophys. Res., 89A (3), 7523—7536 (1984).
12. Stubbe P., Stoker A. J., Honary F., et al. Stimulated electromagnetic emission  and   anomalous  HF  wave  absorption   near  electron gyroharmonics.  J. Geophys. Res., 99A (4), 6233—6246 (1994).
13. Wang  De-Yu,   Li  Dind-Yi.   Nonlinear  parametric  instability  and millisecond solar radio spikes. Solar Phys., 135, 393—405 (1991).
14. Yukhimuk A. K., Kotsarenko N. Ja., Yukhimuk V. A.  Nonlinear interaction of Alfven waves in solar atmosphere. Study of the solar-terrestrial  system:  Proc.  26th ESLAB Symp.  Killarney, 16—19 June 1992, 337—341 (Noordwijk, 1992).