In this paper, a spiral motion computation method based on transformation optics for computing the microwave heating processes with irregular food is presented. Firstly, the theoretical derivations of the rotating, lifting, and overlapping regions caused by rotating and lifting are conducted. Secondly, the electric field distribution computed by the proposed method is verified, and the computation accuracy and time are compared with implicit function and level set methods (IFLSM). It was found that the root-mean-square-errors (RMSEs) of the port reflection coefficients for rotating motion, lifting motion, and spiral motion are 0.021, 0.164, and 0.151, respectively, demonstrating the effectiveness of the proposed method in computing the spiral motion of irregular food shapes. Finally, the computation of spiral microwave heating of irregular-shaped bears with different materials under different motion states is studied, and the industrial application of cookies in secondary processing is analyzed.

Abstract Chemical communication is an important aspect of social behavior in almost all animals. Here, we used gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) to detect the chemical composition, and behavioral tests to evaluate the potential function of forehead gland secretions between adult male Great Himalayan leaf-nosed bats, Hipposideros armiger . Our results showed that the concentrations of compounds and their categories differed significantly among individuals, and behavioral studies indicated that males are capable of utilizing the secretions for individual discrimination. Moreover, paired males that were incapable of gland protrusion showed more physical contact and longer contest duration compared to pairs in which both males could protrude the gland. In trials where only one male could protrude the gland, males with gland protrusion were more likely to win in contests. These findings provide the first behavioral evidence that chemical communication plays a vital role in conflict resolution in non-human mammals.

Highly variable ionospheric structures were recently detected on Mars using spacecraft measurements. Acoustic-gravity waves (AGWs) could be the underlying mechanism. Studying the response of the Martian ionosphere to AGWs could provide us with an important understanding of the neutral wave--ionospheric coupling processes. We developed a linearized wave model to explore the plasma--neutral coupling driven by AGWs in the lower ionosphere of Mars. This model can describe the propagation and dissipation of AGWs in a realistic atmosphere and is the first of its kind to incorporate plasma behaviors associated with photochemistry and electromagnetic fields. We adopted a full-wave model as the first part of our coupled model to delineate wave propagation in a realistic atmosphere. The second part of our model consists of the governing equations describing the plasma behaviors. Therefore, our model not only replicates the result of the full-wave model, but can also be used to investigate the wave-driven variations in the plasma velocity and density, electromagnetic field, and thermal structures. Our model results reveal that ions are mainly dragged by neutrals and oscillate along the wave phase line below sim 200 km altitude. Electrons are primarily subject to gyro-motion along the magnetic field lines. The wave-driven distinct motions among charged particles can generate the perturbed electric current and electric field, further contributing to localized magnetic field fluctuations. Major charged constituents, including electrons, O$^ $, O$_ $, and CO$_ $, have higher density amplitudes when interacting with waves of larger periods. The presence of photochemistry leads to a decrease in the plasma density amplitude, and there exists a moderate correlation between the density variations of plasma and those of neutrals. Our numerical results indicate that the wave-driven variations range from several percent to sim 80<!PCT!> in the plasma density and from sim 0.2<!PCT!> to 17<!PCT!> in the magnetic field, values that are consistent with the spacecraft observations. Further calculations reveal that the wave-induced plasma--neutral coupling can heat the neutrals yet cool the plasmas. Electrons are cooler than ions in the coupling process. The wave-driven heating by neutral--ion collisions exceeds that by neutral--electron collisions but tends to be lower than the wave dissipative heating and photochemical heating. Our model has potential applications in studying the AGW-driven variable ionospheric structures and can be used for other planets.

Abstract Electron degradation serves as a significant energy source in planetary upper atmospheres. In this study, a Monte Carlo model is constructed to investigate the degradation of electrons in a pure O 2 atmosphere under the local approximation. Both elastic and inelastic collision processes between electrons and O 2 molecules are considered in the model. The yield spectra, characterizing the occurrence of various inelastic collisions for a specified pair of incident and post-collision energies, are obtained from the model. When combined with the information of e-O 2 collision cross sections, the yields of each inelastic process are then determined. Furthermore, we derive the mean energy per ion pair and the efficiencies of various inelastic processes, along with the yields of secondary (and higher-order) electrons. The calculations presented here are beneficial for understanding the ionization and heating budgets in planetary atmospheres containing a significant amount of O 2 such as Earth and Jovian icy satellites (Europa, Ganymede, and Callisto).

Abstract The total nitrogen budget in the Martian upper atmosphere is significantly contributed by the presence of odd nitrogen, mainly in the form of NO and ground-state or excited-state N. The distribution of these species can be effectively probed by airglow emission on Mars, and understanding such a distribution is crucial for unveiling the thermal balance in the Martian upper atmosphere. In this study, we construct a sophisticated 1D photochemical model that also incorporates vertical diffusion and photoelectron production and transport. Such a model is used for obtaining the atmospheric distribution of both NO and different electronic states of atomic N on the dayside of Mars. Our study reproduces well the available measurements of relevant species in the combined Martian upper atmosphere and ionosphere, disentangling various chemical pathways in their contributions to odd nitrogen production and destruction. In addition, the photochemical model is combined with a Monte Carlo kinetic model to derive the dayside total N escape rate to be 3.3 × 10 23 s −1 driven by photochemistry. This study corroborates previous findings that N 2 photolysis and N 2 + dissociative recombination are the main contributors to the photochemical escape of N on Mars. Moreover, it underscores the significant role of photochemistry in shaping the long-term evolution of the Martian atmosphere.

Abstract The molecular dication CO 2 ++ has, as previously reported, been detected in the Martian ionosphere by the Neutral Gas and Ion Mass Spectrometer on the Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN) mission. Photochemical models have also been developed to reproduce the CO 2 ++ density in the Martian dayside ionosphere but underestimate significantly the observations. In this study, we examine the influence of the CO 2 ++ natural lifetime against spontaneous dissociation on its modeled density. We show that extending the assumed CO 2 ++ lifetime significantly reduces the discrepancy between the photochemical model predictions and MAVEN observations. Specifically, when treating CO 2 ++ as stable against natural dissociation, instead of invoking a lifetime of 4 s as done in previous studies, the data-to-model ratio comes close to unity throughout the altitude range 160–220 km. We argue that stability of CO 2 ++ against natural dissociation does not necessarily conflict with results from a frequently cited experimental investigation. Our study provides new insights for advancing photochemical modeling of the Martian ionosphere and underscores the need for further laboratory measurements targeting fundamental properties of doubly charged ions.