Io est-il une machine à énergie magique?

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Io tire sa chaleur volcanique de la flexion de la gravité de Jupiter, et cela semble durer éternellement. Cela ressemble à une source d'énergie magique, car la gravité jovienne est perpétuelle et Io semble rester en orbite perpétuellement. Avons-nous découvert la magie?

orbital-mechanics io

— FranklyT
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C'est plus une question de physique.

— Peter - Rétablir Monica le

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@ PeterA.Schneider - Il n'y a rien de mal avec les questions d'astronomie qui impliquent la physique. L'astronomie est en quelque sorte une branche de la physique de nos jours, et ce depuis Newton. (Ce n'était pas le cas avant l'époque de Newton.)

— David Hammen

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@DavidHammen vrai, bien sûr - je viens d'être piqué par "avons-nous découvert la magie?" parce que la réponse est purement physique, peut être donnée sans aucune connaissance des corps et orbites spécifiques impliqués et est très courte. En revanche, la question (hypothétique) " D'où vient l'énergie qui soutient le vulcanisme d'Io, et comment l'énergie lui est-elle transférée?" concerne les corps spécifiques et est donc du côté de l'astronomie de cette intersection. Il est également assez long s'il est répondu correctement et de manière exhaustive. (J'avoue que sa question peut également être considérée comme un point de départ rethorique.)

— Peter - Rétablir Monica le

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L'énergie entraînant le volcanisme d'Io est dérivée de son énergie orbitale et (dans une moindre mesure par l'énergie orbitale des autres lunes et l'énergie de la rotation de Jupiter). Des mécanismes similaires alimentent le cryo-volcanisme sur Encelade et les autres lunes glacées. Le réservoir d'énergie orbital disponible est énorme par rapport à celui nécessaire pour conduire l'activité volcanique.

Cela implique que les interactions gravitationnelles sur toutes les lunes du système changent leurs orbites et leurs rotations, quoique lentement. Étant donné un temps illimité, l'orbite d'Io pourrait se désintégrer au point où elle tombe dans la limite de Roche de Jupiter et est déchirée.

(Remarque: la réponse à Comment le chauffage des marées peut-il abaisser l'orbite d'Io le décrit plus précisément et souligne que les forces des marées transfèrent l'énergie de la rotation de Jupiter vers les orbites de ses lunes, de sorte que l'orbite d'Io à long terme s'agrandit (au point laissant l’orbite de Jupiter) plutôt que de se décomposer.)

— antlersoft
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Donc, réponse courte: Non.

— zephyr

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Je pense que le point final le plus probable pourrait être que Io se verrouille avec Jupiter. Comme notre propre Lune, avec le même côté toujours face à Jupiter, il n'y aurait plus (de changements dans) la flexion des marées.

— RBarryYoung

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@RBarryYoung, des interactions résonnantes avec Europa et Ganymède l'empêchent de s'installer sur une orbite respectueuse de la marée.

— NeutronStar

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@RBarryYoung Io est pour la plupart verrouillé en permanence, mais comme le souligne Joshua, de petites fluctuations suffisent à créer une activité volcanique continue.

— userLTK

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@zephyr ... awwww. Pourquoi faut-il toujours que ce soit "non" la réponse à "Est-ce magique?" . Merde Clarke tirant toujours le tapis sous nos pieds pieux ... :(

— xDaizu

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Et cela semble durer éternellement.

Pas strictement vrai.

Io semble rester en orbite perpétuellement. Avons-nous découvert la magie?

Non et non.

La vitesse orbitale d'Io est . Sa masse est $v = 17.33 \mathrm{km/s}$ $m = 8.9319 \cdot 10^{22} \mathrm{kg}$

La formule de l'énergie cinétique est: $E = m \cdot v^2 / 2$

En y branchant les valeurs de Io, son énergie cinétique totale est d'environ Joule selon Wolfram Alpha . C'est une très, TRÈS grande quantité d'énergie. Io peut se permettre d'en dépenser une petite fraction pour se tenir chaud très longtemps sans changements apparents significatifs. $7 \cdot 10^{40}$

Mais oui, à l'échelle du temps humain, cela ressemble à de la magie.

— Florin Andrei
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Il semble que vous devez prendre en compte la perte de chaleur pour déterminer si vous dépensez réellement une "petite fraction". La température de surface près des volcans atteint 1600K . Si toute la surface (42E12 m ^ 2) était à cette température (ce n'est pas le cas), selon la loi de Stefan-Boltzmann, elle émettrait 370kW / m ^ 2, pour 1,6E19 W au total. C'est 5E26 J / an, donc en un milliard d'années, vous rayonneriez 0,1% de l'énergie orbitale, ou << une infime fraction .. Évidemment, vous avez raison du fait qu'elle est toujours là

— Chris H

Qu'est-ce que l'énergie orbitale d'Io a à voir avec son volcanisme? Le volcanisme est alimenté par les forces de marée de Jupiter, pas l'énergie orbitale d'Io.

— zephyr

3

Il n'y aurait pas de forces de marée s'il n'était pas en orbite, @zephyr. L'énergie est ce qui la maintient.

— Beanluc

Jusqu'à ce que ce ne soit pas le cas.

— Beanluc

@Beanluc Il n'y aurait pas non plus de forces de marée si Io n'avait pas de masse. Cela signifie-t-il qu'une équation calculant la masse-énergie totale de Io est pertinente pour son volcanisme? Mon point est que Florin assimile en quelque sorte l'énergie orbitale d'Io à son volcanisme qui est tout simplement faux.

— zephyr

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En fait, vous n'avez pas besoin de chercher aussi loin. Les marées ici sur Terre - reflux et flux - sont "alimentées" par la gravité de notre Lune. Ce n'est pas exprimé sous forme de chaleur et d'activité volcanique, mais les mécanismes sont les mêmes que sur Io.

Cette énergie (qui peut être et est transformée en électricité par des centrales marémotrices ) n'est cependant pas "gratuite". La Terre tournait plus vite (rendant les jours plus courts que les 24 heures d'aujourd'hui), et la Lune était plus proche (elle s'éloigne toujours à environ 4 cm par an) ...

— DevSolar
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Io est-il une machine à énergie magique?

Non ce n'est pas. La source d'énergie d'Io est la rotation de Jupiter. Pensez à notre lune. Il est en spirale lentement vers l'extérieur, loin de la Terre. La Lune n'est pas une machine à énergie magique. Il vole la quantité de mouvement angulaire et l'énergie orbitale de la rotation de la Terre. Alors que le transfert de moment angulaire de la Terre à la Lune est très proche de pair, le transfert d'énergie ne l'est pas. Le système Terre-Lune est dissipatif.

Il en va de même pour Io et ses volcans. Io vole très lentement le moment angulaire et l'énergie de la rotation de Jupiter et, dans le processus, évacue une partie de cette énergie volée dans l'espace.

— David Hammen
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Mais si nous plaçons quelque chose comme une roue à eau au-dessus de ces volcans, nous serions alimentés en énergie, comme nous obtenons des ruisseaux de montagne qui descendent. meldrethhistory.org.uk/images/uploaded/originals/overshot.jpg Évidemment, "l'énergie magique" n'existe pas, mais une source d'énergie à long terme.

— userLTK

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@userLTK: Oui - essentiellement la même chose que l'exploitation de la puissance des vagues sur Terre.

— Courses de légèreté avec Monica le

Io peut voler le moment angulaire et l'énergie pour la rotation de Jupiter, mais il n'aurait aucun moyen de transférer cela en énergie volcanique. Il changerait plutôt sa distance orbitale un peu comme notre propre Lune. Le volcanisme est dû aux forces de marée de Jupiter. Je ne suis pas sûr de voir à quel point la plupart de vos réponses sont pertinentes pour la question.

— zephyr

@zephyr Je ne sais pas, mais il y a une discussion connexe dans les commentaires sous cette réponse .

— uhoh

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Une réponse mondiale:

En termes d '"énergie magique" (je déteste le mot magie, disons énergie libre)

Disons que nous avons une colonie loin du Soleil. Jupiter fonctionne, ou, une planète extérieure, peut-être même la planète théorique 9, où les panneaux d'énergie solaire seraient assez inutiles, le combustible d'uranium pourrait être rare et 3He prend du temps à collecter pour la fusion, ils ont donc besoin d'une source d'alimentation.

En théorie, un dispositif pourrait être construit en utilisant des astéroïdes matériels et de masse et des câbles en fibre de carbone, et une sorte de structure où il y avait un extérieur sphérique qui s'étire et écrase en orbite, idéalement, comme Io, entre la planète et sa grande lune où une certaine excentricité et variation seraient maintenues.

L'étirement d'avant en arrière et la masse de la coque extérieure de cet objet pourraient tirer des pistons et produire de l'électricité. La quantité d'électricité dépendrait de la masse, de la taille et de la flexibilité de la construction sphérique et l'énergie proviendrait d'une source presque illimitée - l'énergie de rotation de la planète.

La question de savoir si une telle chose est pratique est une autre question. Je ne sais pas du tout si ce serait pratique, mais c'est théoriquement possible.

Vous auriez également besoin d'une grande lune, sinon l'orbite se circulaire et l'énergie diminuerait. Mais un système Planet-Large Moon, cela pourrait peut-être fonctionner. L'inconvénient est que tant d'énergie serait investie dans la construction de la chose en premier lieu, je ne suis pas sûr que cela en vaille la peine.

— userLTK
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