Io è una macchina a energia magica?

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Io ottiene il suo calore vulcanico dall'essere flesso dalla gravità di Giove, e questo sembra continuare all'infinito. Sembra una fonte di energia magica, poiché la gravità gioviana è perpetua e Io sembra rimanere in orbita perennemente. Abbiamo scoperto la magia?

orbital-mechanics io

— FranklyT
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Questa è più una domanda di fisica.

— Peter - Ripristina Monica il

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@ PeterA.Schneider - Non c'è niente di sbagliato nelle domande di astronomia che coinvolgono la fisica. L'astronomia è in un certo senso un ramo della fisica al giorno d'oggi, e lo è stata da Newton. (Questo non era il caso precedente ai tempi di Newton.)

— David Hammen,

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@DavidHammen vero, certo - sono stato appena conquistato da "abbiamo scoperto la magia?" perché la risposta è puramente fisica, può essere data a zero conoscenza dei corpi e delle orbite specifiche coinvolte ed è molto breve. Al contrario, la domanda (ipotetica) "Da dove viene l'energia che sostiene il vulcanismo di Io e come viene trasferita l'energia ad esso?" riguarda i corpi specifici e quindi si trova sul lato astronomico di questo incrocio. È anche piuttosto lungo se risposto correttamente ed esaurientemente. (Ammetto che la sua domanda può anche essere intesa come un punto di partenza retorico.)

— Peter - Reinstate Monica il

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L'energia che guida il vulcanismo di Io deriva dalla sua energia orbitale e (in misura minore dall'energia orbitale delle altre lune e dall'energia della rotazione di Giove). Meccanismi simili alimentano il crio-vulcanismo su Encelado e sulle altre lune ghiacciate. Il serbatoio di energia orbitale disponibile è enorme rispetto a quello necessario per guidare l'attività vulcanica.

Ciò implica che le interazioni gravitazionali su tutte le lune del sistema stanno cambiando le loro orbite e rotazioni, anche se lentamente. Dato un tempo illimitato, l'orbita di Io potrebbe decadere fino al punto in cui rientra nel limite di Giove a Roche e viene distrutta.

(Nota: la risposta a Come può il riscaldamento delle maree abbassare l'orbita di Io lo descrive più precisamente, e sottolinea che le forze di marea stanno trasferendo energia dalla rotazione di Giove alle orbite delle sue lune, quindi l'orbita di Io a lungo termine diventa più grande (al punto di esso lasciando l'orbita di Giove) anziché decadere.)

— antlersoft
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Risposta così breve: No.

— Zephyr,

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Penso che il punto più probabile potrebbe essere che Io venga bloccato in modo ordinato con Giove. Come la nostra Luna, con lo stesso lato sempre rivolto verso Giove, non ci sarebbero più (cambiamenti nella) flessione delle maree.

— RBarryYoung,

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@RBarryYoung, le interazioni risonanti con Europa e Ganimede impediscono che si stabilizzi in un'orbita favorevole alla marea.

— NeutronStar,

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@RBarryYoung Io ora è per lo più bloccato in modo ordinato, ma come sottolinea Joshua, sono sufficienti piccole fluttuazioni per creare la continua attività vulcanica.

— userLTK

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@zephyr ... awwww. Perché deve sempre essere "no" la risposta a "È magico?" . Accidenti Clarke tira sempre il tappeto sotto i nostri desideri ... :(

— xDaizu

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E questo sembra continuare all'infinito.

Non proprio vero.

Io sembra rimanere in orbita perennemente. Abbiamo scoperto la magia?

No e no

La velocità orbitale di Io è . La sua massa è $v = 17.33 \mathrm{km/s}$ $m = 8.9319 \cdot 10^{22} \mathrm{kg}$

La formula per l'energia cinetica è: $E = m \cdot v^2 / 2$

Inserendo i valori di Io in essa, la sua energia cinetica totale è di circa Joule secondo Wolfram Alpha . È una quantità MOLTO grande di energia. Io posso permettermi di spenderne una piccola parte per riscaldarsi per molto tempo senza cambiamenti apparenti significativi. $7 \cdot 10^{40}$

Ma sì, su scala temporale umana sembra magia.

— Florin Andrei
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Sembra che sia necessario prendere in considerazione la perdita di calore per determinare se si sta effettivamente spendendo una "piccola frazione". La temperatura superficiale vicino ai vulcani raggiunge i 1600K . Se l'intera superficie (42E12 m ^ 2) fosse a quella temperatura (non lo è), secondo la legge di Stefan-Boltzmann emetterebbe 370kW / m ^ 2, per 1,6E19 W totali. Sono 5 E26 J / anno, quindi in un miliardo di anni irradieresti lo 0,1% dell'energia orbitale, o << una piccola frazione .. Ovviamente hai ragione dal fatto che è ancora lì

— Chris H

Cosa ha a che fare l'energia orbitale di Io con il suo vulcanismo? Il vulcanismo è alimentato dalle forze di marea di Giove, non dall'energia orbitale di Io.

— Zefiro,

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Non ci sarebbero forze di marea se non fosse in orbita, @zephyr. L'energia è ciò che la mantiene lì.

— Beanluc,

Fino a quando non lo fa.

— Beanluc,

@Beanluc Inoltre non ci sarebbero forze di marea se Io non avesse massa. Ciò significa che un'equazione che calcola l'energia totale di massa di Io è rilevante per il suo vulcanismo? Il mio punto è che Florin sta in qualche modo equiparando l'energia orbitale di Io al suo vulcanismo che è semplicemente palesemente sbagliato.

— zefiro,

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Non devi guardare così lontano, in realtà. Le maree qui sulla Terra - riflusso e flusso - sono "potenziate" dalla gravità della nostra Luna. Non è espresso come calore e attività vulcanica, ma i meccanismi sono gli stessi di Io.

Tuttavia, quell'energia (che può essere, ed è, trasformata in elettricità dalle centrali elettriche di marea ) non è "libera". La Terra ruotava più velocemente (rendendo i giorni più brevi delle odierne 24 ore), e la luna era più vicina (sta ancora andando alla deriva a ~ 4 cm all'anno) ...

— DevSolar
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Io è una macchina a energia magica?

No non lo è. La fonte dell'energia di Io è la rotazione di Giove. Pensa alla nostra luna. Si sta lentamente allontanando a spirale verso l'esterno dalla Terra. La luna non è una macchina a energia magica. Ruba il momento angolare e l'energia orbitale dalla rotazione terrestre. Mentre il trasferimento del momento angolare dalla Terra alla Luna è molto vicino al pari, il trasferimento di energia non lo è. Il sistema Terra-Luna è dissipativo.

Lo stesso vale per Io e i suoi vulcani. Io sta rubando molto lentamente il momento angolare e l'energia dalla rotazione di Giove e, nel processo, sfoga parte di quell'energia rubata nello spazio.

— David Hammen
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Ma se mettessimo qualcosa come una ruota idraulica sopra quei vulcani, saremmo riforniti di energia, come se venissimo dai torrenti di montagna che scendono in discesa. meldrethhistory.org.uk/images/uploaded/originals/overshot.jpg Ovviamente non esiste "energia magica", ma fonte di energia a lungo termine.

— userLTK

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@userLTK: Sì, praticamente uguale a sfruttare la potenza delle onde sulla Terra.

— Corse di leggerezza con Monica

Io potrebbe rubare il momento angolare e l'energia per la rotazione di Giove, ma non avrebbe alcun mezzo per trasferirlo in energia vulcanica. Invece cambierebbe la sua distanza orbitale proprio come fa la nostra Luna. Il vulcanismo è dovuto alle forze di marea di Giove. Non sono sicuro di vedere quanto la maggior parte della tua risposta sia pertinente alla domanda.

— Zefiro,

@zephyr Non lo so, ma c'è qualche discussione correlata nei commenti sotto questa risposta .

— UHOH

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Una risposta mondiale:

In termini di "energia magica" (odio la parola magia, diciamo energia libera)

Diciamo che abbiamo una colonia lontana dal sole. Giove funziona, o, un pianeta esterno, forse anche il teorico Pianeta 9, in cui i pannelli di energia solare sarebbero abbastanza inutili, il combustibile di uranio potrebbe essere scarso e impiega del tempo a raccogliere per la fusione, quindi hanno bisogno di una fonte di energia.

In teoria, un progetto potrebbe essere costruito utilizzando asteroidi di materiale e di massa e cavi in fibra di carbonio, e una sorta di struttura in cui vi era un esterno sferico che si allunga e si schiaccia in un'orbita, idealmente, come Io, tra il pianeta e la sua grande luna dove alcune eccentricità e variazioni sarebbero mantenute.

Lo stiramento avanti e indietro e la massa del guscio esterno di questo oggetto potrebbero tirare i pistoni e produrre elettricità. La quantità di elettricità dipenderebbe dalla massa, dalle dimensioni e dalla flessibilità del costrutto sferico e l'energia verrebbe da una fonte quasi illimitata - l'energia di rotazione del pianeta.

Se una cosa del genere sia pratica è un'altra domanda. Non ho idea se sarebbe pratico, ma teoricamente è possibile.

Avresti anche bisogno di una grande luna, altrimenti l'orbita si circolare e l'energia diminuirebbe. Ma un sistema Planet-Large Moon, forse potrebbe funzionare. Il rovescio della medaglia è che così tanta energia andrebbe a costruire la cosa in primo luogo, non sono sicuro che ne varrebbe la pena.

— userLTK
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