Io เป็นเครื่องจักรพลังวิเศษหรือไม่?

21

Io ได้รับความร้อนจากภูเขาไฟจากการถูกโน้มถ่วงด้วยแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดีและสิ่งนี้ดูเหมือนจะดำเนินต่อไปตลอดกาล ฟังดูเหมือนเป็นแหล่งพลังงานเวทมนตร์เนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโจวี่เป็นแบบถาวรและ Io ดูเหมือนจะยังคงอยู่ในวงโคจรตลอดไป พวกเราค้นพบเวทมนตร์แล้วหรือยัง?

orbital-mechanics io

— FranklyT
แหล่งที่มา

3

นี่เป็นคำถามฟิสิกส์มากกว่า

— ปีเตอร์ - Reinstate Monica

12

@ PeterA.Schneider - ไม่มีอะไรผิดปกติกับคำถามดาราศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับฟิสิกส์ ทุกวันนี้ดาราศาสตร์เป็นสาขาวิชาฟิสิกส์และเป็นมาตั้งแต่นิวตัน (นี่ไม่ใช่กรณีก่อนเวลาของนิวตัน)

— David Hammen

3

@ DavidHammen จริงแน่นอน - ฉันเพียงแค่ป่องๆโดย "เราค้นพบความมหัศจรรย์?" เพราะคำตอบคือฟิสิกส์ล้วนๆสามารถรับความรู้เป็นศูนย์เกี่ยวกับร่างกายและวงโคจรเฉพาะที่เกี่ยวข้องและสั้นมาก โดยคมชัด (สมมุติ) คำถาม " ที่ไหนไม่พลังงานที่ค้ำจุน vulcanism ไอโอมาจากและวิธีการที่เป็นพลังงานที่ได้โอนไปได้หรือไม่" เกี่ยวข้องกับวัตถุเฉพาะและด้วยเหตุนี้จึงอยู่ทางด้านดาราศาสตร์ของสี่แยกนี้ มันค่อนข้างยาวถ้าตอบถูกต้องและละเอียดถี่ถ้วน (ฉันยอมรับว่าคำถามของเขายังสามารถใช้เป็นจุดเริ่มต้น rethorical ได้)

— Peter - Reinstate Monica

40

การขับเคลื่อนพลังงานของภูเขาไฟ Io นั้นมาจากพลังงานการโคจรและ (ในระดับที่น้อยกว่าโดยพลังงานการโคจรของดวงจันทร์อื่นและพลังงานจากการหมุนของดาวพฤหัส) กลไกที่คล้ายกันนี้ช่วยเพิ่มพลังให้กับการแช่แข็งด้วยภูเขาไฟบน Enceladus และดวงจันทร์น้ำแข็งอื่น ๆ อ่างเก็บน้ำพลังงานวงโคจรที่มีอยู่นั้นมีขนาดใหญ่มากเมื่อเทียบกับที่ต้องการในการขับเคลื่อนกิจกรรมภูเขาไฟ

นี่หมายความว่าปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ทุกดวงในระบบกำลังเปลี่ยนวงโคจรและการหมุนรอบตัวเองแม้ว่าจะช้า วงโคจรของไอโออาจสลายตัวไปจนถึงจุดที่มันตกอยู่ภายใต้การ จำกัด Roche ของดาวพฤหัสบดีและถูกแยกออกจากกัน

(หมายเหตุ: คำตอบของวงโคจรของไอโอสามารถลดความร้อนได้อย่างไรคำอธิบายวงโคจรที่แม่นยำยิ่งขึ้นและชี้ให้เห็นว่าพลังไทดัลกำลังถ่ายโอนพลังงานจากการหมุนของดาวพฤหัสไปยังวงโคจรของดวงจันทร์ดังนั้นวงโคจรของไอโอในระยะยาว ของมันปล่อยให้วงโคจรของดาวพฤหัสบดี) มากกว่าเน่า)

— antlersoft
แหล่งที่มา

23

คำตอบสั้น ๆ : ไม่

— เฟอร์

5

ฉันคิดว่าจุดสิ้นสุดที่เป็นไปได้มากขึ้นอาจเป็นได้ว่าไอโอนั้นถูกล็อคด้วยดาวพฤหัสบดี เช่นเดียวกับดวงจันทร์ของเราที่มีด้านเดียวกันหันหน้าไปทางดาวพฤหัสบดีเสมอจะไม่มีการเปลี่ยนแปลงของกระแสน้ำขึ้นลง

— RBarryYoung

10

@RarryYoung การโต้ตอบที่มีจังหวะก้องกับ Europa และ Ganymede กำลังขัดขวางไม่ให้มันเข้าสู่วงโคจรที่เป็นมิตรกับน้ำ

— NeutronStar

6

@RarryYoung Io ส่วนใหญ่ถูกขังอยู่ในขณะนี้ แต่โจชัวชี้ให้เห็นความผันผวนเล็ก ๆ น้อย ๆ ก็เพียงพอที่จะสร้างกิจกรรมภูเขาไฟอย่างต่อเนื่อง

— userLTK

5

@ zephyr ... awwww ทำไมถึงต้องเป็น"ไม่"คำตอบของ"มันวิเศษหรือไม่" . Damn Clarkeดึงพรมอยู่ใต้ฝ่าเท้าที่ปรารถนาของเราเสมอ ... :(

— xDaizu

22

และดูเหมือนว่าจะดำเนินต่อไปตลอดกาล

ไม่จริงอย่างเคร่งครัด

Io ดูเหมือนจะยังคงอยู่ในวงโคจรตลอดไป พวกเราค้นพบเวทมนตร์แล้วหรือยัง?

ไม่และไม่

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

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

$7 \cdot 10^{40}$

แต่ใช่ในระดับมนุษย์มันดูเหมือนเวทมนตร์

— Andrein Florin
แหล่งที่มา

12

รู้สึกเหมือนคุณต้องคำนึงถึงการสูญเสียความร้อนเพื่อพิจารณาว่าคุณใช้ "เศษส่วนเล็ก ๆ " จริงหรือไม่ อุณหภูมิพื้นผิวอยู่ใกล้กับภูเขาไฟถึง 1600K หากพื้นผิวทั้งหมด (42E12 m ^ 2) อยู่ที่อุณหภูมินั้น (ไม่ใช่) ตามกฎหมายของStefan-Boltzmannมันจะปล่อย 370kW / m ^ 2 รวมเป็น 1.6E19 W นั่นคือ 5E26 J / ปีดังนั้นในหนึ่งพันล้านปีคุณจะแผ่พลังงานของวงโคจร 0.1% หรือ << ส่วนเล็ก ๆ .. เห็นได้ชัดว่าคุณถูกต้องจากข้อเท็จจริงที่ว่ามันยังอยู่ที่นั่น

— Chris H

พลังงานการโคจรของไอโอเกี่ยวข้องกับภูเขาไฟอย่างไร ภูเขาไฟนั้นขับเคลื่อนโดยแรงคลื่นจากดาวพฤหัสไม่ใช่พลังงานวงโคจรของไอโอ

— zephyr

3

@zephyr ไม่มีกองกำลังน้ำขึ้นน้ำลง พลังงานเป็นสิ่งที่ทำให้มันอยู่ที่นั่น

— Beanluc

จนกว่ามันจะไม่

— Beanluc

@Beanluc ก็จะไม่มีพลังน้ำขึ้นน้ำลงถ้า Io ไม่มีมวล นั่นหมายความว่าสมการที่คำนวณมวลรวมพลังงานของ Io นั้นเกี่ยวข้องกับภูเขาไฟหรือไม่? ประเด็นของฉันคือ Florin นั้นเท่ากับพลังงานวงโคจรของ Io กับภูเขาไฟที่ผิดอย่างชัดแจ้ง

— zephyr

16

คุณไม่ต้องมองไปไกลขนาดนั้นจริงๆแล้ว กระแสน้ำที่นี่บนโลก - การลดลงและการไหล - ถูก "ขับเคลื่อน" โดยแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ของเรา มันไม่ได้แสดงว่าเป็นกิจกรรมความร้อนและภูเขาไฟ แต่กลไกนั้นเหมือนกับ Io

พลังงานนั้น (ซึ่งสามารถเป็นและเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยสถานีพลังงานคลื่น ) ไม่ได้เป็น "ฟรี" โลกเคยหมุนเร็วขึ้น (ทำให้วันสั้นกว่า 24 ชั่วโมงในวันนี้) และดวงจันทร์เคยเข้าใกล้มากขึ้น (มันยังลอยอยู่ที่ประมาณ 4 ซม. ต่อปี)

— DevSolar
แหล่งที่มา

3

Io เป็นเครื่องจักรพลังวิเศษหรือไม่?

ไม่มันไม่ใช่. แหล่งพลังงานของไอโอคือการหมุนของดาวพฤหัส คิดถึงดวงจันทร์ของเรา มันค่อยๆวนออกจากโลกออกไป ดวงจันทร์ไม่ใช่เครื่องจักรพลังเวทย์มนตร์ มันขโมยโมเมนตัมเชิงมุมและพลังงานวงโคจรจากการหมุนของโลก ในขณะที่การถ่ายโอนโมเมนตัมเชิงมุมจากโลกไปยังดวงจันทร์นั้นใกล้เคียงกันมากการถ่ายเทพลังงานไม่ได้เป็นเช่นนั้น ระบบ Earth-Moon นั้นลดลง

เช่นเดียวกับไอโอและภูเขาไฟ Io นั้นช้ามากที่จะขโมยโมเมนตัมเชิงมุมและพลังงานจากการหมุนของดาวพฤหัสและในกระบวนการนั้นพลังงานบางส่วนที่ถูกขโมยไปยังอวกาศ

— David Hammen
แหล่งที่มา

แต่ถ้าเราใส่อะไรเช่นกงล้อน้ำเหนือภูเขาไฟพวกนั้นเราก็จะได้รับพลังงานเหมือนเราได้จากลำธารบนภูเขาที่ไหลลงมา meldrethhistory.org.uk/images/uploaded/originals/overshot.jpg เห็นได้ชัดว่า "พลังงานเวทมนตร์" ไม่มีอยู่จริง แต่เป็นแหล่งพลังงานระยะยาว

— userLTK

1

@userLTK: ใช่ - โดยทั่วไปเหมือนกับการควบคุมพลังงานคลื่นบนโลก

— การแข่งขัน Lightness กับโมนิก้า

ไอโออาจจะขโมยโมเมนตัมเชิงมุมและพลังงานสำหรับการหมุนของดาวพฤหัส แต่ก็ไม่มีทางที่จะถ่ายโอนมันไปเป็นพลังงานภูเขาไฟ มันจะเปลี่ยนระยะการโคจรของมันเหมือนกับที่ดวงจันทร์ของเราทำแทน ภูเขาไฟนั้นเกิดจากแรงดึงดูดจากดาวพฤหัส ฉันไม่แน่ใจว่าฉันเห็นว่าคำตอบของคุณส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับคำถามอย่างไร

— zephyr

@ zephyr ฉันไม่รู้ แต่มีการสนทนาที่เกี่ยวข้องในความคิดเห็นด้านล่างคำตอบนี้

— uhoh

3

คำตอบสำหรับการสร้างโลก:

ในแง่ของ "พลังเวทย์มนตร์" (ฉันเกลียดคำวิเศษช่วยให้พูดพลังงานฟรี)

ให้บอกว่าเรามีอาณานิคมที่ห่างไกลจากดวงอาทิตย์ ดาวพฤหัสทำงานหรือดาวเคราะห์ชั้นนอกหรือแม้แต่ดาวเคราะห์ 9 ตามทฤษฎีที่แผงพลังงานแสงอาทิตย์น่าจะไม่มีจุดหมายเลยเชื้อเพลิงยูเรเนียมอาจหายากและ 3He ต้องใช้เวลาในการรวบรวมฟิวชั่นดังนั้นพวกเขาจึงต้องการแหล่งพลังงาน

ในทางทฤษฎีประดิษฐ์สามารถสร้างขึ้นโดยใช้วัสดุและดาวเคราะห์น้อยและสายเคเบิลคาร์บอนไฟเบอร์และโครงสร้างบางอย่างที่มีทรงกลมด้านนอกที่ทอดยาวและ squish ในวงโคจรในอุดมคติเช่น Io ระหว่างดาวเคราะห์และดวงจันทร์ขนาดใหญ่ที่ ความผิดปกติบางอย่างและการเปลี่ยนแปลงจะได้รับการบำรุงรักษา

การยืดไปมาและมวลของเปลือกนอกของวัตถุนี้สามารถดึงลูกสูบและผลิตกระแสไฟฟ้า ปริมาณของกระแสไฟฟ้าจะขึ้นอยู่กับมวลและขนาดและความยืดหยุ่นของโครงสร้างทรงกลมและพลังงานจะมาจากแหล่งที่ไม่ จำกัด เกือบ - พลังงานการหมุนของดาวเคราะห์

ไม่ว่าสิ่งนั้นจะเป็นประโยชน์หรือไม่ก็เป็นอีกคำถามหนึ่ง ฉันไม่รู้ว่ามันจะใช้ได้จริงหรือไม่ แต่เป็นไปได้ในทางทฤษฎี

คุณต้องการดวงจันทร์ขนาดใหญ่ไม่เช่นนั้นวงโคจรจะเวียนเป็นวงกลมและพลังงานจะลดน้อยลง แต่ระบบดวงจันทร์ดาวเคราะห์ขนาดใหญ่บางทีมันอาจจะทำงานได้ ข้อเสียคือพลังงานมากพอที่จะสร้างสิ่งต่าง ๆ ในตอนแรกฉันไม่แน่ใจว่ามันจะคุ้มค่า

— userLTK
แหล่งที่มา