Как Ио может быть нагрета приливом, пока он находится в приливном шлюзе?

Как Ио может быть нагрета приливом, пока он находится в приливном шлюзе?

Он заблокирован приливом в смысле среднего движения «заблокирован приливом». То, что Ио находится на эксцентрической, а не на круговой орбите, означает, что приливные напряжения могут накапливаться и накапливаются. Лэйни и др. утверждают, что глобальное рассеяние энергии на луне, находящейся под воздействием приливов, определяется выражением

• $\dot E$- скорость, с которой рассеивается приливная энергия,
• $k_2$Лунное приливное число Любви второго порядка,
• $Q$- приливная добротность Луны,
• $n$это среднее движение луны,
• $R$это радиус Луны,
• $G$- универсальная гравитационная постоянная, а
• $e$- эксцентриситет орбиты Луны.

Соотношение$k_2/Q$сильно зависит от внутреннего состава Луны. По сравнению с луной с твердой внутренней частью луна с частично расплавленной внутренней частью будет иметь немного более высокое значение$k_2$и значительно меньшее значение$Q$. Вулканизм Ио является признаком луны, по крайней мере, частично расплавленной внутренней части.

Сила пяти в среднем движении и радиусе Луны означает, что большая луна, которая вращается близко к своей родительской планете, будет подвергаться гораздо большему приливному стрессу, чем маленькая луна, которая вращается далеко от родительской планеты. Ио — большая луна (больше нашей Луны), и она вращается довольно близко к Юпитеру.

Наконец, хотя эксцентриситет Ио мал, он не равен нулю. Факт$e^2$означает, что диссипация приливной энергии сильно зависит от эксцентриситета. Эти приливные напряжения обычно действуют, чтобы сделать орбиту Ио круговой вокруг Юпитера, тем самым уменьшая приливные напряжения. Однако Ио также находится в орбитальном резонансе 1:2:4 с Европой и Ганимедом. Эти взаимодействия имеют тенденцию увеличивать эксцентриситет Ио.

Было высказано предположение, что это приводит к интересной петле гистерезиса (например, Йодера ). Предположим, что внутри Ио прохладно, а его эксцентриситет очень низок. Это делает приливные нагрузки очень низкими. Это уменьшает влияние эффектов циркуляризации Юпитера на орбиту Ио. Эффекты резонанса теперь начинают доминировать, из-за чего орбита Ио становится более эксцентричной. Приливные нагрузки теперь становятся значительными, и внутренняя часть Ио нагревается. В какой-то момент приливные нагрузки, ведущие к циркуляризации, преобладают над эффектами Европы и Ганимеда. Орбита Ио становится круговой, и внутреннее пространство Ио охлаждается. Промыть и повторить.

Лэйни и др. «Сильное приливное рассеяние на Ио и Юпитере по астрометрическим наблюдениям», Nature 459.7249 (2009): 957-959.

Йодер, Чарльз Ф. «Как приливное нагревание на Ио приводит в действие галилеевские орбитальные резонансные замки». Природа 279.5716 (1979): 767-770.

Это предложение в Википедии продолжается «из-за трения, возникающего внутри Ио, когда оно тянется между Юпитером и другими галилеевыми лунами».

Существует орбитальный резонанс (с другими галилеевыми лунами), который предотвращает циркуляцию орбиты Ио, а также предотвращает миграцию Ио от Юпитера. Если бы других спутников не существовало, Ио находилась бы на круговой орбите намного дальше от Юпитера и не подвергалась бы заметному приливному нагреву. Да, эксцентриситет Ио не особенно высок. Но учтите, что Ио находится всего в 400 км от Юпитера, а Юпитер довольно... массивен.

Легко недооценить, насколько массивен Юпитер. Если вы посчитаете, приливные силы на Ио в двадцать тысяч раз превышают приливные силы, которые Луна вызывает на Земле (а Луна довольно массивна по сравнению с лунами). Приливная выпуклость Луны простирается на сто метров между апогеем и перигеем, несмотря на низкий эксцентриситет. Запустите модель, и вы получите около 0,6-1,6E14 Вт тепла, выделяемого в этом процессе, что согласуется с наблюдаемыми потерями тепла на Ио. Это абсолютно затмевает как тепло, выделяемое радиоактивным распадом, так и инсоляцию.

Юпитер действительно очень массивен .