Ио - машина волшебной энергии?

21

Ио получает свое вулканическое тепло от сгибания гравитации Юпитера, и это, кажется, продолжается вечно. Это звучит как волшебный источник энергии, поскольку гравитация Юпитера вечна, а Ио, кажется, постоянно остается на орбите. Мы обнаружили магию?

orbital-mechanics io

— FranklyT
источник

3

Это больше вопрос физики.

— Питер - Восстановить Монику

12

@ PeterA.Schneider - Нет ничего плохого в астрономических вопросах, связанных с физикой. Астрономия в некотором смысле является отраслью физики в наше время, и существует с Ньютона. (Это было не так до времени Ньютона.)

— Дэвид Хаммен,

3

@DavidHammen правда, конечно - меня просто задели "мы обнаружили магию?" потому что ответ чисто физический, может быть дан с нулевым знанием конкретных задействованных тел и орбит и очень короток. Напротив, (гипотетический) вопрос « Откуда берется энергия, которая поддерживает вулканизм Ио, и как энергия передается ему?» касается конкретных тел и, следовательно, находится на астрономической стороне этого пересечения. Это также довольно долго, если ответить правильно и исчерпывающе. (Я признаю, что его вопрос также может быть истолкован как риторическая отправная точка.)

— Питер - Восстановите Монику

40

Энергия, управляющая вулканизмом Ио, получается из его орбитальной энергии и (в меньшей степени из-за орбитальной энергии других лун и энергии вращения Юпитера). Подобные механизмы приводят в действие криовулканизм на Энцеладе и других ледяных лунах. Доступный орбитальный энергетический резервуар огромен по сравнению с тем, который необходим для активизации вулканической активности.

Это подразумевает, что гравитационные взаимодействия на всех лунах в системе изменяют свои орбиты и вращения, хотя и медленно. Если учесть неограниченное время, орбита Ио может распасться до точки, где она попадает в пределы Юпитера по Роше и разрывается на части.

(Примечание: ответ на Как приливно-отливный нагрев нижней орбиты Ио описывает это более точно и указывает, что приливные силы передают энергию от вращения Юпитера к орбитам его лун, поэтому орбита Ио в долгосрочной перспективе становится больше (к точке он покидает орбиту Юпитера), а не разлагается.)

— antlersoft
источник

23

Итак, короткий ответ: Нет.

— Зефир

5

Я думаю, что более вероятная конечная точка может заключаться в том, что Ио становится тесно связанным с Юпитером. Как и наша собственная Луна, одна и та же сторона которой всегда обращена к Юпитеру, больше не будет (изменений в) приливного изгиба.

— RBarryYoung

10

@RBarryYoung, резонансные взаимодействия с Европой и Ганимедом не позволяют ему перейти на дружественную к приливу орбиту.

— NeutronStar

6

@RBarryYoung Ио теперь в основном приливно заблокирован, но, как указывает Джошуа, небольших колебаний достаточно, чтобы создать непрерывную вулканическую активность.

— userLTK

5

@zephyr ... аууу Почему это всегда должно быть «нет» ответом «Это волшебство?» , Черт, Кларк всегда тянет коврик под наши желанные ноги ... :(

— xDaizu

22

И это, кажется, продолжается вечно.

Не совсем верно.

Кажется, Ио постоянно остается на орбите. Мы обнаружили магию?

Нет и нет

Орбитальной скорости Ио . Его масса $v = 17.33 \mathrm{km/s}$ $m = 8.9319 \cdot 10^{22} \mathrm{kg}$

$E = m \cdot v^2 / 2$

$7 \cdot 10^{40}$

Но да, в человеческом масштабе времени это похоже на магию.

— Флорин андрей
источник

12

Такое чувство, что вам нужно учитывать потери тепла, чтобы определить, действительно ли вы тратите «небольшую долю». Температура поверхности вблизи вулканов достигает 1600К . Если бы вся поверхность (42E12 м ^ 2) была при этой температуре (это не так), то по закону Стефана-Больцмана она бы испускала 370 кВт / м ^ 2, что в сумме составляло 1,6E19 Вт. Это 5E26 Дж / год, поэтому через миллиард лет вы будете излучать 0,1% орбитальной энергии или << крошечную долю. Очевидно, вы правы из-за того, что он все еще здесь

— Крис Х

Как орбитальная энергия Ио связана с вулканизмом? Вулканизм питается приливными силами Юпитера, а не орбитальной энергией Ио.

— зефир

3

Не было бы приливных сил, если бы не было на орбите, @zephyr. Энергия - это то, что держит ее там.

— Beanluc

Пока это не так.

— Beanluc

@ Beanluc Там также не было бы приливных сил, если бы у Ио не было массы. Означает ли это, что уравнение, вычисляющее общую массу-энергию Io, имеет отношение к его вулканизму? Я хочу сказать, что Флорин как-то приравнивает орбитальную энергию Ио к его вулканизму, который явно ошибочен.

— зефир

16

Вы не должны смотреть так далеко, на самом деле. Приливы и отливы здесь, на Земле, "отливаются и текут", "приводятся в действие" силой нашей Луны. Это не выражается в виде тепла и вулканической активности, но механизмы те же, что и на Ио.

Однако эта энергия (которая может быть превращена и превращена в электричество приливными электростанциями ) не является «бесплатной». Раньше Земля вращалась быстрее (делая дни короче, чем сегодняшние 24 часа), а Луна была ближе (она все еще отходит на ~ 4 см в год) ...

— DevSolar
источник

3

Ио - машина волшебной энергии?

Нет, это не так. Источником энергии Ио является вращение Юпитера. Вспомни нашу Луну. Он медленно движется наружу от Земли. Луна не волшебная энергетическая машина. Он крадет момент импульса и орбитальную энергию от вращения Земли. В то время как передача момента импульса от Земли к Луне очень близка к четной, передача энергии - нет. Система Земля-Луна диссипативна.

То же самое касается Ио и его вулканов. Ио очень медленно крадет момент импульса и энергию от вращения Юпитера, и в процессе отводит часть этой украденной энергии в космос.

— Дэвид Хаммен
источник

Но если мы поместим что-то вроде водяного колеса над этими вулканами, мы получим энергию, как мы получаем от горных потоков, спускающихся вниз. meldrethhistory.org.uk/images/uploaded/originals/overshot.jpg Очевидно, что «магическая энергия» не существует, но есть долгосрочный источник энергии.

— userLTK

1

@userLTK: Да, в основном это то же самое, что использование силы волны на Земле.

— Легкость гонки с Моникой

Возможно, Ио ворует вращательный момент и энергию для вращения Юпитера, но у него не будет средств для передачи этого в вулканическую энергию. Вместо этого он изменил бы свое орбитальное расстояние так же, как наша Луна. Вулканизм связан с приливными силами Юпитера. Я не уверен, что вижу, как большая часть вашего ответа имеет отношение к вопросу.

— зефир

@zephyr Я не знаю, но в комментариях под этим ответом есть некоторое обсуждение .

— ухо

3

Миростроительный ответ:

В терминах «Магическая энергия» (я ненавижу слово магия, скажем, свободная энергия)

Допустим, у нас есть колония вдали от Солнца. Юпитер работает, или, внешняя планета, может быть, даже теоретическая Планета 9, где панели солнечной энергии были бы довольно бессмысленными, урановое топливо могло бы быть дефицитным, и 3Не требуется время, чтобы собрать его для синтеза, поэтому им нужен источник энергии.

Теоретически, устройство может быть построено с использованием материальных и массовых астероидов и кабелей из углеродного волокна, а также некоторой структуры, в которой снаружи была сферическая поверхность, которая простирается и изгибается на орбите, в идеале, как Ио, между планетой и ее большой луной, где некоторая эксцентричность и вариация будут сохранены.

Растяжение вперед-назад и масса внешней оболочки этого объекта могут тянуть поршни и производить электричество. Количество электричества будет зависеть от массы, размера и гибкости сферической конструкции, и энергия будет поступать из почти безграничного источника - энергии вращения планеты.

Является ли такая вещь практичной - это другой вопрос. Я понятия не имею, будет ли это вообще практично, но теоретически это возможно.

Вам также понадобится большая луна, иначе орбита будет круговой, а энергия уменьшится. Но система Планета-Большая Луна, возможно, она могла бы работать. Недостатком является то, что в первую очередь столько энергии будет потрачено на создание этой вещи, я не уверен, что это того стоит.

— userLTK
источник