Какую массу извергают вулканы Ио, превышающие космическую скорость?

Пытаясь выполнить некоторые расчеты, чтобы ответить на этот вопрос , я застрял, упустив важную часть данных: я понятия не имею, сколько массы вулканам Ио удается выбросить из гравитационного колодца спутника Юпитера.

Ясно, что большая часть извергнутого материала падает обратно на поверхность, и различные оценки скорости, которые я нашел, немного ниже, чем скорость убегания (~ 2,56 км/с). Например " до 1 км/с ".

Одно число, которое можно найти, — это масса магнитосферы Юпитера, стягивающей Ио. Большинство указывает это как 1000 кг/с ( пример ). Это примерно столько же, сколько производство пшеницы в Канаде.

Выбрасывают ли вулканы гораздо больше? Намного меньше? Нисколько?

Возможно, вы захотите начать с космической скоростью с Ио - какая-то часть этой массы, в зависимости от направления, будет вращаться вокруг Ио, часть будет выброшена «вперед» и, таким образом, по крайней мере, перейдет на более высокую орбиту и т. д.
Мои комментарии по вдохновляющему вопросу, возможно, стоит повторить здесь: основной метод потери массы, ожидаемый для Ио, заключается в том, что магнитное поле Юпитера уносит заряженные частицы из верхних слоев сферы Ио Хилл. По оценкам, это происходит со скоростью 1 тонна в секунду. В остальном я повторяю ответ полифанта: потеря массы, ожидаемая от выброса, достигающего скорости убегания, равна 0.
@zibadawatimmy ваш комментарий заставил меня задуматься, если выбросы высвободятся, когда вулкан обращен к Юпитеру, будет ли более сильный толчок от его гравитации, который заметно ускорит любую извергнутую массу по направлению к планете? Сомневаюсь, что много. Забавный расчет однако.

Ответы (1)

Скорость, необходимая для преодоления гравитационного притяжения массивного тела, определяется следующим уравнением:

в е с с а п е знак равно 2 г М р

куда г гравитационная постоянная ( г знак равно 6,67 × 10 − 11 Н м 2 к г − 2 ), М это масса тела, от которого вы убегаете, и р это его радиус.

Ввод значений массы и среднего радиуса Ио , М знак равно 0,015 М ⊕ и р знак равно 0,286 р ⊕ , 1 получаем скорость убегания

в е с с а п е знак равно 2560 м / с

Однако взрывные выбросы выбрасываются с вершин вулканов, поэтому мы должны строго добавить это к нашему радиусу. Самый высокий вулкан на Ио примерно 2,5 к м над поверхностью; включая это мы получаем незначительно меньшую скорость

в е с с а п е знак равно 2559 м / с

что выше, чем ∼ 1000 м / с максимальная скорость выброса рассчитана в McEwen & Soderblom (1983) . Следовательно, никакая масса не выбрасывается с поверхности Ио в результате вулканических извержений .

Для сравнения, скорость убегания Земли намного выше, 11.2 к м / с . Как обсуждалось в связанной статье, самые экстремальные выбросы могут достигать высоты 500 к м перед падением на поверхность.

1 где М ⊕ знак равно 5.972 × 10 24 к г и р ⊕ знак равно 6371 к м

Итак, каков ваш ответ на вопрос "Сколько массы...", ноль?
Да, поскольку ни одна из масс не достигает космической скорости. Ответ обновлен.
Большой! Мне нравится твой ответ! Хотя масса действительно выбрасывается в космос (на орбиту), ее орбита представляет собой эллипс, который пересекает поверхность и, вероятно, возвращается на поверхность через несколько минут или часов. Если он вернется, то чистой потери массы в космос не будет.
Это не только то, что Ио выбрасывает много материала и вносит значительный вклад в магнитосферу Юпитера: «Ио сама по себе является сильным источником плазмы и загружает в магнитосферу Юпитера до 1000 кг нового материала каждую секунду. "
@ Коди, этот материал состоит из заряженных частиц в верхних слоях атмосферы Ио, а не извержений вулканов.
Проверьте ссылку, заряженные частицы исходят от вулканов. Возможно, это не сила вулкана напрямую, но с помощью извне вулканы выбрасывают много массы с Ио.
@ Коди, я исправляюсь. Это довольно аккуратно. Это, безусловно, усложняет анализ, который я представил выше. Теперь вам нужен коэффициент ионизации и фракция выхода из атмосферы.
На Ио на самом деле нет атмосферы, поэтому любые выбросы почти сразу подвергаются воздействию плазмы и ионизирующего излучения Солнца. Таким образом, некоторая часть выброса ионизируется при выбросе, создавая в магнитосфере Юпитера так называемый тор Ио — кольцо частично ионизированного газа, следующее за орбитальным путем Ио. После ионизации электромагнитные силы могут легко преодолеть гравитацию, и скорость убегания становится гораздо меньшим ограничением.
Какую массу извергают вулканы Ио, превышающие космическую скорость?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v