Overtaking collisions between double layers and solitons are investigated through the numerical simulation of the Gardner equation that governs small-amplitude double layers. The results show that the double layer emerges unaffected after the completion of the collision. However, the soliton that emerges from the collision has the opposite polarity of the soliton prior to the collision. In addition, it is shown that a transient tripolar electric field structure forms during the collision. Possible applications to spacecraft observation of electrostatic solitary waves are briefly discussed.
References
1.
M.
Temerin
, K.
Cerny
, W.
Lotko
, and F. S.
Mozer
, Phys. Rev. Lett.
48
, 1175
(1982
).2.
J. R.
Franz
, P. M.
Kintner
, and J. S.
Pickett
, Geophys. Res. Lett.
25
, 1277
, (1998
).3.
R. E.
Ergun
, C. W.
Carlson
, J. P.
McFadden
, F. S.
Mozer
, G. T.
Delory
, W.
Peria
, C. C.
Chaston
, M.
Temerin
, I.
Roth
, L.
Muschietti
, R.
Elphic
, R.
Strangeway
, R.
Pfaff
, C. A.
Cattell
, D.
Klumpar
, E.
Shelley
, W.
Peterson
, E.
Moebius
, and L.
Kistler
, Geophys. Res. Lett.
25
, 2041
, (1998
).4.
S. D.
Bale
, P. J.
Kellogg
, D. E.
Larson
, R. P.
Lin
, K.
Goetz
, and R. P.
Lepping
, Geophys. Res. Lett.
25
, 2929
, (1998
).5.
H.
Kojima
, Y.
Omura
, H.
Matsumoto
, K.
Miyaguti
, and T.
Mukai
, Nonlinear Process. Geophys.
6
, 179
(1999
).6.
S. R.
Bounds
, R. F.
Pfaff
, S. F.
Knowlton
, F. S.
Mozer
, M. A.
Temerin
, and C. A.
Kletzing
, J. Geophys. Res.
104
, 28709
, (1999
).7.
J. S.
Pickett
, L.-J.
Chen
, S. W.
Kahler
, O.
Santolík
, D. A.
Gurnett
, B. T.
Tsurutani
, and A.
Balogh
, Ann. Geophys.
22
, 2515
(2004
).8.
J. S.
Pickett
, S. W.
Kahler
, L.-J.
Chen
, R. L.
Huff
, O.
Santolík
, Y.
Khotyaintsev
, P. M. E.
Décréau
, D.
Winningham
, R.
Frahm
, M. L.
Goldstein
, G. S.
Lakhina
, B. T.
Tsurutani
, B.
Lavraud
, D. A.
Gurnett
, M.
André
, A.
Fazakerley
, A.
Balogh
, and H.
Rème
, Nonlinear Process. Geophys.
11
, 183
(2004
).9.
Y.
Hobara
, S. N.
Walker
, M.
Balikhin
, O. A.
Pokhotelov
, M.
Gedalin
, V.
Krasnoselskikh
, M.
Hayakawa
, M.
André
, M.
Dunlop
, H.
Rème
, and A.
Fazakerley
, J. Geophys. Res.
113
, A05211
, (2008
).10.
S. Y.
Li
, S. F.
Zhang
, H.
Cai
, X. Q.
Chen
, and X. H.
Deng
, J. Geophys. Res.
118
, 2911
, (2013
).11.
H.
Schamel
, Phys. Scr. T2
1
, 228
(1982
).12.
D.
Jovanović
, P. K.
Shukla
, and G.
Morfill
, J. Plasma Phys.
71
, 203
(2005
).13.
B.
Eliasson
and P. K.
Shukla
, Phys. Rep.
422
, 225
(2006
).14.
G. S.
Lakhina
, S. V.
Singh
, R.
Rubia
, and T.
Sreeraj
, Phys. Plasmas
25
, 080501
(2018
).15.
H.
Washimi
and T.
Taniuti
, Phys. Rev. Lett.
17
, 996
(1966
).16.
R. V.
Sagdeev
, in Reviews of Plasma Physics
edited by M. A.
Leontovich
(Consultants Bureau
, 1966
), Vol. 4
, pp. 23
–91
.17.
R.
Bharuthram
and P. K.
Shukla
, Phys. Fluids
29
, 3214
(1986
).18.
A. E.
Dubinov
and D. Yu.
Kolotkov
, Plasma Phys. Rep.
38
, 909
(2012
).19.
A. E.
Dubinov
and D. Yu.
Kolotkov
, High Energy Chem.
46
, 349
(2012
).20.
A. E.
Dubinov
and D. Yu.
Kolotkov
, IEEE Trans. Plasma Sci.
40
, 1429
(2012
).21.
J.
Xue
, Phys. Rev. E
69
, 016403
(2004
).22.
F.
Verheest
, M. A.
Hellberg
, and W. A.
Hereman
, Phys. Rev. E
86
, 036402
(2012
).23.
X.
Qi
, Y.
Xu
, W.
Duan
, L.
Zhang
, and L.
Yang
, Phys. Plasmas
21
, 082118
(2014
).24.
A.
Kakad
, B.
Kakad
, and Y.
Omura
, Phys. Plasmas
24
, 060704
(2017
).25.
C.
Zhou
and I. H.
Hutchinson
, Phys. Plasmas
25
, 082303
(2018
).26.
S. M.
Hosseini Jenab
and G.
Brodin
, Phys. Plasmas
26
, 022303
(2019
).27.
D.
Mandal
and D.
Sharma
, Phys. Plasmas
23
, 022108
(2016
).28.
D. N.
Gao
, H.
Zhang
, J.
Zhang
, Z. Z.
Li
, and W. S.
Duan
, Eur. Phys. J. D
70
, 235
(2016
).29.
S. M.
Hosseini Jenab
and F.
Spanier
, Phys. Plasmas
24
, 032305
(2017
).30.
F.
Verheest
and W. A.
Hereman
, J. Plasma Phys.
85
, 905850106
(2019
).31.
C. P.
Olivier
, F.
Verheest
, and W. A.
Hereman
, Phys. Plasmas
25
, 032309
(2018
).32.
A.
Lotekar
, A.
Kakad
, and B.
Kakad
, Phys. Plasmas
26
, 100701
(2019
).33.
B.
Xie
, K.
He
, and Z.
Huang
, Phys. Plasmas
6
, 3808
(1999
).34.
T. S.
Gill
, H.
Kaur
, and N. S.
Saini
, J. Plasma Phys.
71
, 23
(2005
).35.
M.
Bacha
and M.
Tribiche
, J. Plasma Phys.
79
, 569
(2013
).36.
C. P.
Olivier
, F.
Verheest
, and S. K.
Maharaj
, J. Plasma Phys.
82
, 905820605
(2016
).37.
S.
Torvén
, Phys. Rev. Lett.
47
, 1053
(1981
).38.
R.
Courant
, K.
Friedrichs
, and H.
Lewy
, Math. Ann.
100
, 32
(1928
).39.
P. O.
Dovner
, A. I.
Eriksson
, R.
Boström
, and B.
Holback
, Geophys. Res. Lett.
21
, 1827
, (1994
).© 2020 Author(s).
2020
Author(s)
You do not currently have access to this content.