Ist Io eine magische Energiemaschine?

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Io bezieht seine vulkanische Wärme aus der Schwerkraft von Jupiter, und das scheint für immer so zu bleiben. Das klingt nach einer magischen Energiequelle, da die jovianische Schwerkraft unaufhörlich ist und Io unaufhörlich in der Umlaufbahn zu bleiben scheint. Haben wir Magie entdeckt?

orbital-mechanics io

— FranklyT
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Dies ist eher eine physikalische Frage.

— Peter - Reinstate Monica

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@ PeterA.Schneider - An astronomischen Fragen rund um die Physik ist nichts auszusetzen. Die Astronomie ist heutzutage gewissermaßen ein Zweig der Physik, und das schon seit Newton. (Dies war vor Newtons Zeit nicht der Fall.)

— David Hammen

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@DavidHammen stimmt natürlich - ich war nur begeistert von "Haben wir Magie entdeckt?" Da die Antwort rein physikalisch ist, kann sie ohne Kenntnis der spezifischen beteiligten Körper und Bahnen gegeben werden und ist sehr kurz. Die (hypothetische) Frage " Woher kommt die Energie, die Ios Vulkanismus stützt , und wie wird die Energie darauf übertragen?" betrifft die spezifischen Körper und ist daher auf der astronomischen Seite dieser Kreuzung. Es ist auch ziemlich lang, wenn es richtig und vollständig beantwortet wird. (Ich gebe zu, dass diese Frage auch als rethorischer Ausgangspunkt verstanden werden kann.)

— Peter - Monica

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Die Energie, die den Vulkanismus von Io antreibt, wird aus seiner Umlaufenenergie und (in geringerem Maße aus der Umlaufenenergie der anderen Monde und der Energie der Jupiter-Rotation) abgeleitet. Ähnliche Mechanismen treiben den Kryo-Vulkanismus auf Enceladus und den anderen eisigen Monden an. Das verfügbare Orbitalenergiereservoir ist im Vergleich zu dem, das zum Antreiben der vulkanischen Aktivität erforderlich ist, riesig.

Dies impliziert, dass die Gravitationswechselwirkungen auf allen Monden im System ihre Umlaufbahnen und Rotationen ändern, wenn auch langsam. Bei unbegrenzter Zeit kann die Umlaufbahn von Io bis zu einem Punkt abfallen, an dem sie in die Roche-Grenze von Jupiter fällt und auseinandergerissen wird.

(Hinweis: Die Antwort auf Wie kann die Erwärmung der Gezeiten die Umlaufbahn des Io genauer beschreiben und weist darauf hin, dass Gezeitenkräfte Energie von Jupiters Rotation auf die Umlaufbahnen seiner Monde übertragen, sodass die Umlaufbahn des Io langfristig größer wird (auf den Punkt) davon Jupiter-Umlaufbahn verlassen), anstatt zu verfallen.)

— Antlersoft
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Also kurze Antwort: Nein.

— Zephyr

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Ich denke, der wahrscheinlichste Endpunkt ist, dass Io mit Jupiter in Kontakt kommt. Wie bei unserem eigenen Mond, bei dem dieselbe Seite immer dem Jupiter zugewandt ist, würde sich das Gezeitenverhalten nicht mehr ändern.

— RBarryYoung

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@RBarryYoung, die Resonanz der Interaktionen mit Europa und Ganymede hindert es daran, sich auf eine gezeitenfreundliche Umlaufbahn einzulassen.

— NeutronStar

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@RBarryYoung Io ist derzeit größtenteils in Ordnung, aber wie Joshua betont, reichen kleine Schwankungen aus, um die kontinuierliche vulkanische Aktivität zu erzeugen.

— UserLTK

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@zephyr ... awwww. Warum muss es immer "nein" sein die Antwort auf "Ist es Magie?" . Verdammt Clarke zieht immer den Teppich unter unsere

— Wunschfüße

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Und das scheint ewig so zu bleiben.

Nicht ganz richtig.

Io scheint ständig in der Umlaufbahn zu bleiben. Haben wir Magie entdeckt?

Nein und nein.

Die Umlaufgeschwindigkeit von Io beträgt . Seine Masse ist $v = 17.33 \mathrm{km/s}$ $m = 8.9319 \cdot 10^{22} \mathrm{kg}$

Die Formel für die kinetische Energie lautet: $E = m \cdot v^2 / 2$

Nimmt man die Werte für Io hinzu, so beträgt seine kinetische Gesamtenergie nach Wolfram Alpha etwa Joule . Das ist eine sehr, SEHR große Energiemenge. Ich kann es mir leisten, einen kleinen Teil davon auszugeben, um sich für sehr lange Zeit warm zu halten, ohne dass es zu nennenswerten Veränderungen kommt. $7 \cdot 10^{40}$

Aber ja, auf menschlicher Zeitskala sieht es nach Magie aus.

— Florin Andrei
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Es fühlt sich so an, als müssten Sie den Wärmeverlust berücksichtigen, um festzustellen, ob Sie tatsächlich einen "kleinen Bruchteil" ausgeben. Die Oberflächentemperatur in der Nähe der Vulkane erreicht 1600K . Wenn die gesamte Oberfläche (42E12 m ^ 2) diese Temperatur hätte (nicht), würde sie nach dem Stefan-Boltzmann-Gesetz 370 kW / m ^ 2 für insgesamt 1,6E19 W emittieren. Das sind 5E26 J / Jahr, also würden Sie in einer Milliarde Jahren 0,1% der Orbitalenergie ausstrahlen, oder << einen winzigen Bruchteil. Offensichtlich haben Sie Recht, weil es immer noch da ist

— Chris H

Was hat die Orbitalenergie von Io mit dem Vulkanismus zu tun? Der Vulkanismus wird von Gezeitenkräften des Jupiters angetrieben, nicht von der Umlaufenenergie von Io.

— Zephyr

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Es gäbe keine Gezeitenkräfte, wenn es nicht im Orbit wäre, @zephyr. Energie ist das, was es dort hält.

— Beanluc

Bis es nicht tut.

— Beanluc

@Beanluc Es gäbe auch keine Gezeitenkräfte, wenn Io keine Masse hätte. Bedeutet das, dass eine Gleichung, die die gesamte Massenenergie von Io berechnet, für den Vulkanismus relevant ist? Mein Punkt ist, dass Florin Ios Orbitalenergie in irgendeiner Weise mit seinem Vulkanismus gleichsetzt, was offensichtlich falsch ist.

— Zephyr

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So weit muss man eigentlich nicht schauen. Die Gezeiten hier auf der Erde - Ebbe und Flut - werden von der Schwerkraft unseres Mondes "angetrieben". Es wird nicht als Hitze und vulkanische Aktivität ausgedrückt, aber die Mechanismen sind die gleichen wie auf Io.

Diese Energie (die von Gezeitenkraftwerken in Strom umgewandelt werden kann und wird ) ist jedoch nicht "frei". Früher hat sich die Erde schneller gedreht (was die Tage kürzer macht als die heutigen 24 Stunden), und der Mond war früher näher (er driftet immer noch mit ~ 4 cm pro Jahr weg) ...

— DevSolar
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Ist Io eine magische Energiemaschine?

Nein, ist es nicht. Die Quelle von Ios Energie ist Jupiters Rotation. Denken Sie an unseren Mond. Es windet sich langsam von der Erde weg nach außen. Der Mond ist keine magische Energiemaschine. Es stiehlt der Erdrotation Drehimpuls und Kreisenergie. Während die Übertragung des Drehimpulses von der Erde auf den Mond nahezu gleich ist, erfolgt die Energieübertragung nicht. Das Erde-Mond-System ist dissipativ.

Gleiches gilt für Io und seine Vulkane. Io stiehlt Jupiters Rotation sehr langsam Drehimpuls und Energie und entlüftet dabei einen Teil dieser gestohlenen Energie in den Weltraum.

— David Hammen
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Aber wenn wir so etwas wie ein Wasserrad über diese Vulkane setzen, werden wir mit Energie versorgt, wie wir es von bergab fließenden Bächen bekommen. meldrethhistory.org.uk/images/uploaded/originals/overshot.jpg Offensichtlich gibt es keine "magische Energie", sondern eine langfristige Energiequelle.

— UserLTK

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@userLTK: Ja - im Grunde das Gleiche wie die Nutzung der Wellenkraft auf der Erde.

— Leichtigkeit Rennen mit Monica

Io stiehlt vielleicht Drehimpuls und Energie für Jupiters Rotation, aber es hätte keine Möglichkeit, dies in vulkanische Energie umzuwandeln. Es würde stattdessen seine Umlaufbahn ändern, ähnlich wie es unser eigener Mond tut. Der Vulkanismus ist auf Gezeitenkräfte vom Jupiter zurückzuführen. Ich bin mir nicht sicher, wie wichtig der Großteil Ihrer Antwort für die Frage ist.

— Zephyr

@zephyr Ich weiß nicht, aber es gibt einige verwandte Diskussionen in Kommentaren unter dieser Antwort .

— Uhoh

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Eine weltweite Antwort:

In Bezug auf "Magische Energie" (ich hasse das Wort Magie, sagen wir freie Energie)

Nehmen wir an, wir haben eine Kolonie weit weg von der Sonne. Jupiter arbeitet oder ein äußerer Planet, vielleicht sogar der theoretische Planet 9, auf dem Sonnenenergie-Panels ziemlich sinnlos wären, Uran-Brennstoff knapp und 3He Zeit braucht, um sich für die Fusion zu sammeln, sodass sie eine Stromquelle benötigen.

Theoretisch könnte ein Gerät aus Material und Masse von Asteroiden und Kohlefaserkabeln sowie einer Art Struktur gebaut werden, bei der sich eine kugelförmige Außenseite auf einer Umlaufbahn erstreckt und quetscht, idealerweise wie bei Io zwischen dem Planeten und seinem großen Mond eine gewisse Exzentrizität und Variation würde beibehalten.

Das Hin- und Herstrecken und die Masse der Außenhülle dieses Objekts könnten Kolben ziehen und Elektrizität erzeugen. Die Elektrizitätsmenge würde von der Masse, Größe und Flexibilität des kugelförmigen Konstrukts abhängen und die Energie würde von einer nahezu unbegrenzten Quelle stammen - der Rotationsenergie des Planeten.

Ob so etwas praktisch ist, ist eine andere Frage. Ich habe keine Ahnung, ob es überhaupt praktisch wäre, aber theoretisch ist es möglich.

Du brauchst auch einen großen Mond, sonst würde sich die Umlaufbahn drehen und die Energie würde abnehmen. Aber ein Planet-Large Moon-System könnte vielleicht funktionieren. Der Nachteil ist, dass so viel Energie in den Bau des Dings fließen würde, dass ich nicht sicher bin, ob es sich lohnt.

— userLTK
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