Berapa banyak massa gunung berapi Io yang melaju melewati kecepatan lepas?

Ketika mencoba melakukan beberapa perhitungan untuk menjawab pertanyaan ini , saya terjebak melewatkan sepotong data penting: Saya tidak tahu berapa banyak massa gunung berapi Io berhasil membuang gravitasi dengan baik dari bulan Jupiter.

Jelas bahwa sebagian besar material yang meletus jatuh kembali ke permukaan, dan berbagai perkiraan kecepatan yang saya temukan sedikit lebih rendah daripada kecepatan lepas (~ 2,56 km / s). Misalnya " hingga 1 km / s ".

Satu angka yang mungkin ditemukan adalah berapa banyak massa magnetosfer dari strip Jupiter Io. Sebagian besar mencantumkan itu sebagai 1000kg / s ( contoh ). Itu adalah sebanyak produksi gandum Kanada.

Apakah gunung berapi langsung membuang jauh lebih banyak dari itu? Jauh lebih sedikit? Tidak semuanya?

jupiter geology volcanism

— SE - berhenti menembak orang baik
sumber

Mungkin ingin memulai dengan melarikan diri kecepatan dari Io - sebagian dari massa itu, tergantung pada arahnya, akan mengorbit bersama Io, beberapa akan dikeluarkan "ke depan" dan dengan demikian setidaknya pergi ke orbit yang lebih tinggi, dll.

— Carl Witthoft

Komentar saya tentang pertanyaan yang menginspirasi mungkin layak untuk digemakan di sini: metode utama kehilangan massa yang diharapkan untuk Io adalah melalui medan magnet Jupiter yang melepaskan partikel bermuatan dari hulu bola Bukit Io. Ini diperkirakan terjadi pada kecepatan 1 ton / detik. Saya sebaliknya gema jawaban polyphant: kehilangan massa yang diharapkan dari ejecta memukul kecepatan melarikan diri adalah 0.

— zibadawa timmy

@zibadawatimmy komentar Anda membuat saya berpikir, jika ejecta dilepaskan ketika gunung berapi menghadap Jupiter apakah akan ada tendangan yang lebih besar dari gravitasi itu yang secara nyata akan mempercepat massa yang meletus ke arah planet ini? Saya ragu itu akan jauh. Perhitungan yang menyenangkan.

— christopherlovell

Kecepatan yang diperlukan untuk melepaskan diri dari tarikan gravitasi tubuh besar diberikan oleh persamaan berikut:

v_{e s c a p e} = \sqrt{\frac{2 G M}{R}}

$v_{\mathrm{escape}} = \sqrt{\frac{2GM}{R}}$

di mana adalah konstanta gravitasi ( ), adalah massa tubuh dari mana Anda berada melarikan diri, dan adalah jari-jarinya. $G$ $G = 6.67 \times 10^{-11} \; \mathrm{Nm^{2} {kg}^{-2}}$ $M$ $R$

Dengan memasukkan nilai untuk massa Io dan radius rata-rata , dan , ¹ kita mendapatkan kecepatan lepas dari $M = 0.015 \, M_{\oplus}$ $R = 0.286 \, R_{\oplus}$

v_{e s c a p e} = 2560 m / s

$v_{\mathrm{escape}} = 2560 \; \mathrm{m/s}$

Namun, ejecta eksplosif dikeluarkan dari puncak gunung berapi, jadi kita harus secara ketat menambahkan ini ke jari-jari kita. Gunung berapi tertinggi di Io adalah sekitar atas permukaan; termasuk ini kita mendapatkan kecepatan yang sedikit lebih rendah $2.5 \;\mathrm{km}$

v_{e s c a p e} = 2559 m / s

$v_{\mathrm{escape}} = 2559 \; \mathrm{m/s}$

yang lebih tinggi dari kecepatan maksimum ejecta dihitung dalam McEwen & Soderblom (1983) . Karena itu, tidak ada massa yang dikeluarkan dari permukaan Io melalui letusan gunung berapi . $\sim 1000 \; \mathrm{m/s}$

Sebagai perbandingan, kecepatan lepas bumi jauh lebih tinggi, . Seperti yang dibahas dalam makalah terkait, ejecta paling ekstrem dapat mencapai ketinggian sebelum jatuh kembali ke permukaan. $11.2 \; \mathrm{km/s}$ $500 \; \mathrm{km}$

^{1 di}_{mana dan $M_{\oplus} = 5.972 \times 10^{24} \; \mathrm{kg}$ $R_{\oplus} = 6371 \;\mathrm{km}$}

— christopherlovell
sumber

Ya, karena tidak ada massa yang mencapai kecepatan lepas. Jawaban diperbarui.

— christopherlovell

Ada lebih dari itu, Io mengeluarkan banyak material dan memberikan kontribusi signifikan terhadap magnetosfer Jupiter, "Io adalah sumber kuat plasma dalam dirinya sendiri, dan memuat magnetosfer Jupiter dengan sebanyak 1.000 kg material baru setiap detik. "

— Cody

Periksa tautannya, partikel bermuatan berasal dari gunung berapi. Ini mungkin bukan kekuatan gunung berapi secara langsung, tetapi melalui bantuan luar gunung berapi mengeluarkan banyak massa dari Io

— Cody

@Cody saya berdiri dikoreksi. Cukup rapi. Ini tentu mempersulit analisis yang saya sajikan di atas. Sekarang Anda memerlukan beberapa faktor ionisasi, dan sebagian kecil pelarian atmosfer.

— christopherlovell

Io tidak benar-benar memiliki atmosfer, jadi setiap ejecta segera terpapar dengan plasma dan radiasi pengion dari matahari. Dengan demikian, sebagian kecil dari ejecta terionisasi ketika dikeluarkan menghasilkan apa yang disebut Io torus - cincin gas terionisasi sebagian mengikuti jalur orbit Io - di magnetosfer Jovian. Setelah terionisasi, gaya elektromagnetik dapat dengan mudah mengatasi gravitasi dan kecepatan lepasnya jauh lebih sedikit kendala.

— honeste_vivere