¿Es Io una máquina de energía mágica?

Io obtiene su calor volcánico al ser flexionado por la gravedad de Júpiter, y esto parece continuar para siempre. Eso suena como una fuente de energía mágica, ya que la gravedad joviana es perpetua e Io parece permanecer en órbita perpetuamente. ¿Hemos descubierto la magia?

Esta es más una cuestión de física.
@PeterA.Schneider: no hay nada de malo en las preguntas de astronomía que involucran física. La astronomía es, en cierto sentido, una rama de la física hoy en día, y lo ha sido desde Newton. (Este no era el caso antes de la época de Newton).
@DavidHammen cierto, por supuesto: me molestó "¿hemos descubierto la magia?" porque la respuesta es puramente física, se puede dar con cero conocimiento de los cuerpos y órbitas específicos involucrados y es muy breve. Por el contrario, la pregunta (hipotética) " ¿De dónde proviene la energía que sustenta el vulcanismo de Io y cómo se le transfiere la energía?" se refiere a los cuerpos específicos y por lo tanto está en el lado de la astronomía de esta intersección. También es bastante largo si se responde correcta y exhaustivamente. (Admito que la pregunta también puede entenderse como un punto de partida retórico).

Respuestas (5)

La energía que impulsa el vulcanismo de Io se deriva de su energía orbital y (en menor medida, de la energía orbital de las otras lunas y la energía de la rotación de Júpiter). Mecanismos similares impulsan el crio-vulcanismo en Enceladus y las otras lunas heladas. La reserva de energía orbital disponible es enorme en comparación con la necesaria para impulsar la actividad volcánica.

Esto implica que las interacciones gravitatorias en todas las lunas del sistema están cambiando sus órbitas y rotaciones, aunque lentamente. Dado un tiempo ilimitado, la órbita de Io podría decaer hasta un punto en el que caiga dentro del límite de Roche de Júpiter y se desgarre.

(Nota: la respuesta a ¿Cómo puede el calentamiento de las mareas reducir la órbita de Io describe esto con mayor precisión y señala que las fuerzas de las mareas están transfiriendo energía de la rotación de Júpiter a las órbitas de sus lunas, por lo que la órbita de Io a largo plazo se vuelve más grande (hasta el punto de salir de la órbita de Júpiter) en lugar de decaer.)

Respuesta tan corta: No.
Creo que el punto final más probable puede ser que Io se bloquee por mareas con Júpiter. Al igual que nuestra propia Luna, con el mismo lado siempre mirando hacia Júpiter, no habría más (cambios en) la flexión de las mareas.
@RBarryYoung, las interacciones resonantes con Europa y Ganímedes impiden que se establezca en una órbita favorable a las mareas.
@RBarryYoung Io está mayormente bloqueado por mareas ahora, pero como señala Joshua, las pequeñas fluctuaciones son suficientes para crear la actividad volcánica continua.
Lo más probable es que (junto con las otras lunas) dejaría la órbita de Júpiter si el espacio y el tiempo no colapsaran primero, porque orbita progresivamente.
@zephyr ... awww. ¿Por qué siempre tiene que ser "no" la respuesta a "¿Es magia?" . Maldita sea Clarke , siempre tirando de la alfombra bajo nuestros pies deseosos... :(
@xDaizu Solo significa que la tecnología no es lo suficientemente avanzada ;-)
-1 por mentir acerca de que Io no es una máquina de energía mágica solo para que puedas intentar robar toda la energía para ti !!!! 1

Y esto parece continuar para siempre.

No es estrictamente cierto.

Io parece permanecer en órbita perpetuamente. ¿Hemos descubierto la magia?

No y no.

La velocidad orbital de Io es v = 17.33 k metro / s . su masa es metro = 8.9319 10 22 k gramo

La fórmula de la energía cinética es: mi = metro v 2 / 2

Reemplazando los valores de Io, su energía cinética total es aproximadamente 7 10 40 Joule según Wolfram Alpha . Esa es una cantidad muy, MUY grande de energía. Io puede darse el lujo de gastar una pequeña fracción para mantenerse caliente durante mucho tiempo sin cambios aparentes significativos.

Pero sí, en una escala de tiempo humana parece magia.

Parece que debe tener en cuenta la pérdida de calor para determinar si realmente está gastando una "pequeña fracción". La temperatura de la superficie cerca de los volcanes alcanza los 1600K . Si toda la superficie (42E12 m^2) estuviera a esa temperatura (no lo está), por la ley de Stefan-Boltzmann emitiría 370kW/m^2, para un total de 1,6E19 W. Eso es 5E26 J/año, por lo que en mil millones de años irradiarías el 0,1% de la energía orbital, o << una pequeña fracción... Obviamente tienes razón por el hecho de que todavía está allí
¿Qué tiene que ver la energía orbital de Io con su vulcanismo? El vulcanismo está alimentado por las fuerzas de las mareas de Júpiter, no por la energía orbital de Io.
No habría fuerzas de marea si no estuviera en órbita, @zephyr. La energía es lo que la mantiene ahí.
Hasta que no lo hace.
@Beanluc Tampoco habría fuerzas de marea si Io no tuviera masa. ¿Significa eso que una ecuación que calcula la masa-energía total de Io es relevante para su vulcanismo? Mi punto es que Florin de alguna manera está equiparando la energía orbital de Io con su vulcanismo, lo cual es evidentemente incorrecto.

No tienes que mirar tan lejos, en realidad. Las mareas aquí en la Tierra, flujo y reflujo, son "impulsadas" por la gravedad de nuestra Luna. No se expresa como calor y actividad volcánica, pero los mecanismos son los mismos que en Io.

Sin embargo, esa energía (que puede ser, y es, convertida en electricidad por las centrales eléctricas de las mareas ) no es "gratuita". La Tierra solía rotar más rápido (haciendo que los días fueran más cortos que las 24 horas actuales), y la luna solía estar más cerca (todavía se aleja a la deriva a ~4 cm por año)...

¿Es Io una máquina de energía mágica?

No, no es. La fuente de energía de Io es la rotación de Júpiter. Piensa en nuestra Luna. Se está alejando lentamente en espiral de la Tierra. La Luna no es una máquina mágica de energía. Roba el momento angular y la energía orbital de la rotación de la Tierra. Mientras que la transferencia de momento angular de la Tierra a la Luna es muy pareja, la transferencia de energía no lo es. El sistema Tierra-Luna es disipativo.

Lo mismo ocurre con Io y sus volcanes. Io está robando muy lentamente el momento angular y la energía de la rotación de Júpiter y, en el proceso, expulsa parte de esa energía robada al espacio.

Pero si ponemos algo como una rueda de agua sobre esos volcanes, recibiríamos energía, como la que obtenemos de los arroyos de montaña que fluyen cuesta abajo. meldrethhistory.org.uk/images/uploaded/originals/overshot.jpg Obviamente, la "energía mágica" no existe, pero sí una fuente de energía a largo plazo.
@userLTK: Sí, básicamente lo mismo que aprovechar la energía de las olas en la Tierra.
Io puede estar robando el momento angular y la energía para la rotación de Júpiter, pero no tendría forma de convertir eso en energía volcánica. En cambio, cambiaría su distancia orbital como lo hace nuestra propia Luna. El vulcanismo se debe a las fuerzas de marea de Júpiter. No estoy seguro de ver cómo la mayor parte de su respuesta es relevante para la pregunta.
@zephyr No lo sé, pero hay una discusión relacionada en los comentarios debajo de esta respuesta .

Una respuesta de construcción del mundo:

En términos de "Energía Mágica" (odio la palabra magia, digamos energía libre)

Digamos que tenemos una colonia lejos del sol. Júpiter funciona, o un planeta exterior, tal vez incluso el teórico Planeta 9, donde los paneles de energía solar serían bastante inútiles, el combustible de uranio podría ser escaso y el 3He tarda en recolectarse para la fusión, por lo que necesitan una fuente de energía.

En teoría, se podría construir un dispositivo usando asteroides de material y masa y cables de fibra de carbono, y algún tipo de estructura donde hubiera una parte exterior esférica que se estirara y aplastara en una órbita, idealmente, como Io, entre el planeta y su gran luna donde se mantendría cierta excentricidad y variación.

El estiramiento de un lado a otro y la masa de la capa exterior de este objeto podrían tirar de pistones y producir electricidad. La cantidad de electricidad dependería de la masa, el tamaño y la flexibilidad de la construcción esférica y la energía provendría de una fuente casi ilimitada: la energía de rotación del planeta.

Si tal cosa es práctica es otra cuestión. No tengo idea si sería práctico en absoluto, pero es teóricamente posible.

También necesitarías una luna grande, de lo contrario, la órbita se circularía y la energía disminuiría. Pero un sistema Planet-Large Moon, tal vez podría funcionar. La desventaja es que se gastaría tanta energía en construir la cosa en primer lugar, que no estoy seguro de que valdría la pena.