Io é uma máquina de energia mágica?

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Io recebe seu calor vulcânico por ser flexionado pela gravidade de Júpiter, e isso parece durar para sempre. Isso soa como uma fonte de energia mágica, já que a gravidade joviana é perpétua e Io parece permanecer em órbita perpetuamente. Descobrimos magia?

orbital-mechanics io

— FranklyT
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Esta é mais uma questão de física.

— Peter - Restabelece Monica

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@ PeterA.Schneider - Não há nada errado com questões de astronomia que envolvem física. A astronomia é, de certo modo, um ramo da física hoje em dia, e tem sido desde Newton. (Esta muito não era o caso antes da época de Newton.)

— David Hammen

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@DavidHammen verdade, é claro - eu só fiquei comovido com "descobrimos mágica?" porque a resposta é puramente física, pode ser dada com zero conhecimento dos corpos e órbitas específicos envolvidos e é muito curta. Por outro lado, a pergunta (hipotética) "De onde vem a energia que sustenta o vulcanismo de Io e como a energia é transferida para ele?" diz respeito a corpos específicos e, portanto, está do lado da astronomia dessa interseção. Também é bastante longo se respondido corretamente e exaustivamente. (Eu admito que ele pergunta também pode ser entendida como um ponto de partida retórica.)

— Peter - Reintegrar Monica

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A energia que impulsiona o vulcanismo de Io é derivada de sua energia orbital e (em menor grau pela energia orbital das outras luas e pela energia da rotação de Júpiter). Mecanismos semelhantes alimentam o crio-vulcanismo em Encélado e nas outras luas geladas. O reservatório de energia orbital disponível é enorme comparado ao necessário para impulsionar a atividade vulcânica.

Isso implica que as interações gravitacionais em todas as luas do sistema estão mudando suas órbitas e rotações, embora lentamente. Dado um tempo ilimitado, a órbita de Io pode decair até um ponto em que se enquadra no limite de Roche de Júpiter e é dilacerada.

(Nota: a resposta para Como o aquecimento das marés baixa a órbita de Io descreve isso com mais precisão e aponta que as forças das marés estão transferindo energia da rotação de Júpiter para as órbitas de suas luas, de modo que a órbita de Io a longo prazo fica maior (ao ponto deixando a órbita de Júpiter) em vez de decair.)

— antlersoft
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Resposta tão curta: Não.

— zephyr

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Penso que o ponto final mais provável pode ser que Io se torne travado por maré com Júpiter. Como nossa própria Lua, com o mesmo lado sempre de frente para Júpiter, não haveria mais (mudanças na) flexão de maré.

— RBarryYoung

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@RBarryYoung, interações ressonantes com Europa e Ganymede estão impedindo que ele se acomode em uma órbita favorável à maré.

— NeutronStar

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O @RBarryYoung Io está praticamente bloqueado por maré agora, mas como Joshua aponta, pequenas flutuações são suficientes para criar a atividade vulcânica contínua.

— userLTK

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@zephyr ... awwww. Por que sempre tem que ser "não" a resposta para "Isso é mágico?" . Droga Clarke sempre puxando o tapete por baixo dos nossos desejos ... :(

— xDaizu 14/02

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E isso parece durar para sempre.

Não é estritamente verdade.

Io parece permanecer em órbita perpetuamente. Descobrimos magia?

Não e não.

$v = 17.33 \mathrm{km/s}$ $m = 8.9319 \cdot 10^{22} \mathrm{kg}$

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

$7 \cdot 10^{40}$

Mas sim, em uma escala de tempo humana, parece mágica.

— Florin Andrei
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Parece que você precisa levar em consideração a perda de calor para determinar se está gastando uma "pequena fração". A temperatura da superfície perto dos vulcões atinge 1600K . Se toda a superfície (42E12 m ^ 2) estivesse nessa temperatura (não está), pela lei de Stefan-Boltzmann emitiria 370kW / m ^ 2, totalizando 1,6E19 W. Isso é 5E26 J / ano, então em um bilhão de anos que você irradiar 0,1% da energia orbital, ou << uma fração minúscula .. Obviamente, você está certo do fato de ele ainda está lá

— Chris H

O que a energia orbital de Io tem a ver com seu vulcanismo? O vulcanismo é alimentado por forças de maré de Júpiter, não pela energia orbital de Io.

— precisa

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Não haveria forças de maré se não estivesse em órbita, @zephyr. Energia é o que a mantém lá.

— Beanluc

Até que não.

— Beanluc

@Beanluc Também não haveria forças de maré se Io não tivesse massa. Isso significa que uma equação que calcula a energia de massa total de Io é relevante para o seu vulcanismo? O que quero dizer é que Florin está de alguma forma equiparando a energia orbital de Io ao seu vulcanismo, o que é claramente errado.

— Zephyr

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Você não precisa olhar tão longe, na verdade. As marés aqui na Terra - vazante e flutuante - são "alimentadas" pela gravidade da nossa Lua. Não é expresso como calor e atividade vulcânica, mas os mecanismos são os mesmos de Io.

Essa energia (que pode ser e é transformada em eletricidade por usinas de energia das marés ) não é "livre". A Terra costumava girar mais rápido (tornando os dias mais curtos que as 24 horas de hoje), e a lua costumava estar mais próxima (ainda está se afastando a cerca de 4 cm por ano) ...

— DevSolar
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Io é uma máquina de energia mágica?

Não, não é. A fonte de energia de Io é a rotação de Júpiter. Pense na nossa lua. Está lentamente espiralando para fora da Terra. A Lua não é uma máquina de energia mágica. Ele rouba o momento angular e a energia orbital da rotação da Terra. Enquanto a transferência do momento angular da Terra para a Lua está muito próxima, a transferência de energia não é. O sistema Terra-Lua é dissipativo.

O mesmo vale para Io e seus vulcões. Io está roubando muito lentamente o momento angular e a energia da rotação de Júpiter e, no processo, libera parte dessa energia roubada para o espaço.

— David Hammen
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Mas se colocássemos algo como uma roda d'água acima desses vulcões, seríamos abastecidos com energia, como nas correntes de montanhas que descem a ladeira. meldrethhistory.org.uk/images/uploaded/originals/overshot.jpg Obviamente, "energia mágica" não existe, mas fonte de energia a longo prazo.

— userLTK

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@userLTK: Sim - basicamente o mesmo que aproveitar a energia das ondas na Terra.

— Lightness Races com Monica

Io pode estar roubando momento angular e energia para a rotação de Júpiter, mas não teria como transferir isso para energia vulcânica. Em vez disso, mudaria sua distância orbital, como a nossa própria Lua. O vulcanismo é devido às forças das marés de Júpiter. Não sei se vejo como a maior parte da sua resposta é relevante para a pergunta.

— precisa

@zephyr Eu não sei, mas há alguma discussão relacionada nos comentários abaixo desta resposta .

— uhoh

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Uma resposta à construção do mundo:

Em termos de "Energia Mágica" (eu odeio a palavra magia, digamos energia livre)

Digamos que temos uma colônia longe do sol. Júpiter trabalha, ou, um planeta exterior, talvez até o teórico Planeta 9, onde os painéis de energia solar seriam inúteis, o combustível de urânio pode ser escasso e 3He leva tempo para coletar para a fusão, então eles precisam de uma fonte de energia.

Em teoria, um dispositivo poderia ser construído usando material e massa de asteróides e cabos de fibra de carbono, e algum tipo de estrutura em que houvesse um exterior esférico que se esticasse e esmagasse em uma órbita, idealmente, como Io, entre o planeta e sua grande lua, onde alguma excentricidade e variação seria mantida.

O alongamento para frente e para trás e a massa da concha externa desse objeto poderia puxar pistões e gerar eletricidade. A quantidade de eletricidade dependeria da massa, tamanho e flexibilidade da construção esférica e a energia viria de uma fonte quase ilimitada - a energia rotacional do planeta.

Se tal coisa é prática é outra questão. Não tenho idéia se seria prático, mas é teoricamente possível.

Você também precisaria de uma lua grande, caso contrário a órbita circularia e a energia diminuiria. Mas um sistema Lua Grande-Planeta, talvez possa funcionar. A desvantagem é que tanta energia seria necessária para construir a coisa em primeiro lugar, não tenho certeza de que valeria a pena.

— userLTK
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