Apakah Io mesin energi ajaib?

21

Io mendapat panas vulkanik karena tertekuk oleh gravitasi Yupiter, dan ini sepertinya berlangsung selamanya. Itu kedengarannya seperti sumber energi ajaib, karena gravitasi Jovian adalah abadi dan Io tampaknya tetap berada di orbit selamanya. Sudahkah kita menemukan sihir?

orbital-mechanics io

— FranklyT
sumber

3

Ini lebih merupakan pertanyaan fisika.

— Peter - Reinstate Monica

12

@ PeterA.Schneider - Tidak ada yang salah dengan pertanyaan astronomi yang melibatkan fisika. Astronomi dalam arti tertentu adalah cabang fisika saat ini, dan telah ada sejak Newton. (Ini sangat tidak terjadi sebelum zaman Newton.)

— David Hammen

3

@ Davidvidmen benar, tentu saja - saya hanya kesal dengan "apakah kita menemukan sihir?" karena jawabannya adalah murni fisika, dapat diberikan tanpa pengetahuan tentang badan dan orbit tertentu yang terlibat dan sangat singkat. Sebaliknya, pertanyaan (hipotesis) " Dari mana energi yang menopang vulkanisme Io berasal, dan bagaimana energi ditransfer ke sana?" menyangkut tubuh spesifik dan karenanya berada di sisi astronomi persimpangan ini. Itu juga cukup panjang jika dijawab dengan benar dan lengkap. (Saya akui bahwa pertanyaannya juga dapat diartikan sebagai titik awal retoris.)

— Peter - Reinstate Monica

40

Energi yang menggerakkan gunung berapi Io berasal dari energi orbitalnya dan (pada tingkat lebih rendah oleh energi orbital bulan-bulan lainnya dan energi rotasi Yupiter). Mekanisme serupa memberi kekuatan cryo-vulkanisme pada Enceladus dan bulan-bulan es lainnya. Reservoir energi orbital yang tersedia sangat besar dibandingkan dengan yang diperlukan untuk menggerakkan aktivitas vulkanik.

Ini tidak menyiratkan bahwa interaksi gravitasi pada semua bulan dalam sistem mengubah orbit dan rotasi mereka, meskipun lambat. Dengan waktu yang tidak terbatas, orbit Io mungkin membusuk ke titik di mana ia berada dalam batas Roche Jupiter dan terbelah.

(Catatan: jawaban untuk Bagaimana pemanasan pasang-surut lebih rendah orbit Io menggambarkan hal ini dengan lebih tepat, dan menunjukkan bahwa gaya pasang surut mentransfer energi dari rotasi Jupiter ke orbit bulan-bulannya, sehingga orbit Io dalam jangka panjang menjadi lebih besar (ke titik itu meninggalkan orbit Jupiter) daripada membusuk.)

— antlersoft
sumber

23

Jadi jawaban singkatnya: Tidak.

— zephyr

5

Saya pikir bahwa titik akhir yang lebih mungkin adalah bahwa Io menjadi terkunci terkunci dengan Jupiter. Seperti Bulan kita sendiri, dengan sisi yang sama selalu menghadap Jupiter, tidak akan ada lagi (perubahan dalam) pasang surut.

— RBarryYoung

10

@RBarryYoung, interaksi resonan dengan Europa dan Ganymede mencegahnya dari menetap ke orbit ramah pasang surut.

— NeutronStar

6

@RBarryYoung Io sebagian besar terkunci terkunci sekarang, tetapi seperti yang dikatakan Joshua, fluktuasi kecil sudah cukup untuk menciptakan aktivitas vulkanik berkelanjutan.

— userLTK

5

@zephyr ... awwww. Mengapa selalu harus "tidak" jawaban untuk "Apakah ini ajaib?" . Sialan Clarke selalu menarik karpet di bawah angan-angan kami ... :(

— xDaizu

22

Dan ini sepertinya berlangsung selamanya.

Tidak sepenuhnya benar.

Io sepertinya terus berada di orbit selamanya. Sudahkah kita menemukan sihir?

Tidak dan tidak.

Kecepatan orbit Io adalah . Massanya adalah $v = 17.33 \mathrm{km/s}$ $m = 8.9319 \cdot 10^{22} \mathrm{kg}$

Rumus untuk energi kinetik adalah: $E = m \cdot v^2 / 2$

Memasukkan nilai untuk Io ke dalamnya, energi kinetik totalnya adalah sekitar Joule menurut Wolfram Alpha . Itu jumlah energi yang sangat, SANGAT besar. Io mampu menghabiskan sebagian kecil dari itu untuk menjaga dirinya tetap hangat untuk waktu yang sangat lama tanpa perubahan nyata yang nyata. $7 \cdot 10^{40}$

Tapi ya, pada skala waktu manusia itu memang terlihat seperti sihir.

— Florin Andrei
sumber

12

Rasanya seperti Anda perlu memperhitungkan kehilangan panas untuk menentukan apakah Anda benar-benar menghabiskan "sebagian kecil". The suhu permukaan di dekat gunung berapi mencapai 1600K . Jika seluruh permukaan (42E12 m ^ 2) berada pada suhu itu (bukan), menurut hukum Stefan-Boltzmann, ia akan memancarkan 370kW / m ^ 2, dengan total 1,6E19 W. Itu 5E26 J / tahun, jadi dalam satu miliar tahun Anda akan memancarkan 0,1% dari energi orbital, atau << sebagian kecil .. Jelas Anda benar dari kenyataan ia masih ada

— Chris H

Apa hubungan energi orbit dengan gunung berapi itu? Gunung berapi ini ditenagai oleh kekuatan pasang surut dari Yupiter, bukan energi orbit Io.

— zephyr

3

Tidak akan ada kekuatan pasang surut jika tidak ada di orbit, @zephyr. Energilah yang menyimpannya di sana.

— Beanluc

Sampai tidak.

— Beanluc

@Beanluc Juga tidak akan ada kekuatan pasang surut jika Io tidak memiliki massa. Apakah itu berarti persamaan yang menghitung energi massa total Io relevan dengan vulkanisme itu? Maksud saya adalah bahwa Florin entah bagaimana menyamakan energi orbit Io dengan vulkanismenya yang benar-benar salah.

— Zephyr

16

Anda tidak harus melihat sejauh itu, sebenarnya. Pasang-surut di Bumi - surut dan mengalir - "ditenagai" oleh gravitasi Bulan kita. Ini tidak dinyatakan sebagai aktivitas panas dan vulkanik, tetapi mekanismenya sama seperti pada Io.

Namun energi itu (yang dapat, dan sekarang, diubah menjadi listrik oleh pembangkit listrik pasang surut ) tidak "bebas". Bumi dulunya berputar lebih cepat (membuat hari lebih pendek dari 24 jam hari ini), dan bulan dulunya lebih dekat (masih hanyut pada ~ 4 cm per tahun) ...

— DevSolar
sumber

3

Apakah Io mesin energi ajaib?

Tidak, tidak. Sumber energi Io adalah rotasi Yupiter. Pikirkan Bulan kita. Ini perlahan-lahan berputar keluar dari Bumi. Bulan bukanlah mesin energi ajaib. Ini mencuri momentum sudut dan energi orbital dari rotasi Bumi. Sementara transfer momentum sudut dari Bumi ke Bulan sangat dekat dengan genap, transfer energi tidak. Sistem Bumi-Bulan bersifat disipatif.

Hal yang sama berlaku untuk Io dan gunung berapi. Io perlahan-lahan mencuri momentum sudut dan energi dari rotasi Yupiter, dan dalam prosesnya, mengeluarkan sebagian energi yang dicuri itu ke luar angkasa.

— David Hammen
sumber

Tetapi jika kita meletakkan sesuatu seperti roda air di atas gunung berapi itu, kita akan disuplai dengan energi, seperti yang kita dapatkan dari aliran gunung yang mengalir menuruni bukit. meldrethhistory.org.uk/images/uploaded/originals/overshot.jpg Jelas "energi ajaib" tidak ada, tetapi sumber energi jangka panjang.

— userLTK

1

@userLTK: Ya - pada dasarnya sama dengan memanfaatkan kekuatan gelombang di Bumi.

— Lightness Races dengan Monica

Io mungkin mencuri momentum sudut dan energi untuk rotasi Yupiter, tetapi itu tidak akan berarti mentransfernya menjadi energi vulkanik. Alih-alih itu akan mengubah jarak orbitnya seperti halnya Bulan kita sendiri. Gunung berapi ini disebabkan oleh kekuatan pasang surut dari Yupiter. Saya tidak yakin saya melihat bagaimana sebagian besar jawaban Anda relevan dengan pertanyaan.

— zephyr

@ zephyr Saya tidak tahu, tetapi ada beberapa diskusi terkait dalam komentar di bawah jawaban ini .

— uhoh

3

Jawaban pembangunan dunia:

Dalam hal "Energi Sihir" (Saya benci kata sihir, katakanlah energi gratis)

Katakanlah kita memiliki koloni yang jauh dari Matahari. Jupiter bekerja, atau, sebuah planet terluar, mungkin bahkan Planet 9 teoritis, di mana panel energi matahari akan sangat tidak berguna, bahan bakar Uranium mungkin langka dan 3Dia membutuhkan waktu untuk mengumpulkan fusi, sehingga mereka membutuhkan sumber daya.

Secara teori, alat dapat dibangun menggunakan asteroid material dan massa dan kabel serat karbon, dan beberapa jenis struktur di mana ada bola di luar yang membentang dan terjepit dalam orbit, idealnya, seperti Io, antara planet dan bulan besar di mana beberapa eksentrisitas dan variasi akan dipertahankan.

Peregangan bolak-balik dan massa kulit terluar benda ini bisa menarik piston dan menghasilkan listrik. Jumlah listrik akan tergantung pada massa dan ukuran dan fleksibilitas konstruksi bola dan energi akan datang dari sumber yang hampir tak terbatas - energi rotasi planet.

Apakah hal seperti itu praktis adalah pertanyaan lain. Saya tidak tahu apakah itu akan praktis sama sekali, tetapi secara teori itu mungkin.

Anda juga membutuhkan bulan yang besar, jika tidak, orbitnya akan beredar dan energi akan berkurang. Tapi sistem Planet-Besar Bulan, mungkin bisa bekerja. Kelemahannya adalah bahwa begitu banyak energi akan digunakan untuk membangun benda itu di tempat pertama, saya tidak yakin itu akan sia-sia.

— userLTK
sumber