Czy jestem magiczną maszyną energii?

Io odbiera swoje wulkaniczne ciepło od wyginania przez grawitację Jowisza, i wydaje się, że trwa to wiecznie. To brzmi jak magiczne źródło energii, ponieważ grawitacja Jowisza jest wieczna, a Io wydaje się pozostawać na orbicie bez końca. Czy odkryliśmy magię?

Energia napędzająca wulkanizm Io pochodzi z jego energii orbitalnej i (w mniejszym stopniu przez energię orbitalną innych księżyców i energię obrotu Jowisza). Podobne mechanizmy zasilają kriowulkanizm Enceladusa i innych lodowych księżyców. Dostępny zbiornik energii orbitalnej jest ogromny w porównaniu z zasobem wymaganym do napędzania aktywności wulkanicznej.

Oznacza to, że oddziaływania grawitacyjne na wszystkie księżyce w układzie zmieniają swoje orbity i obroty, choć powoli. Biorąc pod uwagę nieograniczony czas, orbita Io może rozpaść się do punktu, w którym mieści się w granicach Roche'a Jowisza i jest rozdarta.

(Uwaga: odpowiedź na pytanie W jaki sposób ogrzewanie pływowe może obniżyć orbitę Io dokładniej to opisuje i wskazuje, że siły pływowe przenoszą energię z rotacji Jowisza na orbity jego księżyców, więc orbita Io w dłuższej perspektywie powiększa się (do tego stopnia, że pozostawiając na orbicie Jowisza) zamiast rozkładać się.)

I wydaje się, że trwa to wiecznie.

Nie do końca prawda.

Io wydaje się pozostawać na orbicie bez końca. Czy odkryliśmy magię?

Nie i nie

Prędkość orbitalna Io wynosi . Jego masa wynosi m = 8,9319 ⋅ 10 22 k $v = 17.33 \mathrm{km/s}$$m = 8.9319 \cdot 10^{22} \mathrm{kg}$

Wzór na energię kinetyczną: $E = m \cdot v^2 / 2$

Zatykania wartości lo w to jej całkowita energia kinetyczna jest około dżuli według Wolfram alfa . To bardzo, BARDZO duża ilość energii. Io może sobie pozwolić na wydanie niewielkiej jego części, aby utrzymać ciepło przez bardzo długi czas bez znaczących widocznych zmian.$7 \cdot 10^{40}$

Ale tak, w ludzkiej skali czasu wygląda jak magia.

Właściwie nie musisz tak daleko szukać. Pływy tutaj na Ziemi - przypływy i odpływy - są „napędzane” przez grawitację naszego Księżyca. Nie wyraża się to jako ciepło i aktywność wulkaniczna, ale mechanizmy są takie same jak na Io.

Ta energia (która może być i jest zamieniana w elektryczność przez elektrownie pływowe ) nie jest jednak „darmowa”. Ziemia obracała się szybciej (co czyni dni krótszymi niż dzisiejsze 24 godziny), a księżyc był bliżej (wciąż dryfuje z prędkością ~ 4 cm rocznie) ...

Czy jestem magiczną maszyną energii?

Nie, nie jest. Źródłem energii Io jest rotacja Jowisza. Pomyśl o naszym Księżycu. Powoli krąży na zewnątrz od Ziemi. Księżyc nie jest magiczną maszyną energii. Kradnie moment pędu i energię orbity z obrotu Ziemi. Podczas gdy przenoszenie pędu kątowego z Ziemi na Księżyc jest bardzo bliskie nawet, transfer energii nie jest. Układ Ziemia-Księżyc rozprasza się.

To samo dotyczy Io i jego wulkanów. Io bardzo powoli kradnie moment pędu i energię z obrotu Jowisza, a tym samym wydobywa część tej skradzionej energii w kosmos.

Światowa odpowiedź:

W kategoriach „magicznej energii” (nienawidzę słowa magia, powiedzmy, że energia swobodna)

Powiedzmy, że mamy kolonię daleko od Słońca. Jowisz działa, a może planeta zewnętrzna, może nawet teoretyczna Planeta 9, w której panele energii słonecznej byłyby zupełnie bezcelowe, paliwo uranowe może być rzadkie, a 3H zajmuje czas na zebranie do syntezy, więc potrzebują źródła zasilania.

Teoretycznie urządzenie można zbudować przy użyciu asteroid materiałowych i masowych oraz kabli z włókna węglowego i jakiegoś rodzaju struktury, w której na zewnątrz znajdowała się sfera, która rozciąga się i krąży na orbicie, idealnie jak Io, między planetą a dużym księżycem, gdzie zachowana zostanie pewna ekscentryczność i zmienność.

Rozciąganie w przód iw tył oraz masa zewnętrznej powłoki tego obiektu mogą ciągnąć tłoki i wytwarzać prąd. Ilość elektryczności zależałaby od masy, wielkości i elastyczności kulistej konstrukcji, a energia pochodziłaby z niemal nieograniczonego źródła - energii obrotowej planety.

Czy taka rzecz jest praktyczna, to kolejne pytanie. Nie mam pojęcia, czy byłoby to w ogóle praktyczne, ale teoretycznie jest to możliwe.

Będziesz także potrzebował dużego księżyca, w przeciwnym razie orbita zakręci się, a energia spadnie. Ale system Księżyca o dużej planecie, może mógłby działać. Minusem jest to, że tak dużo energii pochłonęłoby budowanie rzeczy, nie jestem pewien, czy byłoby to tego warte.