Wie berechne ich die Dicke der oberen Eisschicht auf kalten Ozeanwelten wie Europa, Enceladus, Ganymed, ...? Ich frage dies für ein Programm, das ich gerade schreibe.
Gegeben/bekannt ist: Masse, Radius, durchschnittliche Dichte von Metall (angenommen Fe) Kern, Gestein (angenommen MgSiO3) Schicht, Eis (angenommen H2O) Schicht; innere Wärme aus Gezeitenerwärmung, radioaktivem Zerfall und Restbildungswärme; externe Erwärmung durch Sonneneinstrahlung (gleiche konstante Erwärmung über die gesamte Fläche verteilt annehmen oder vernachlässigen, wenn sie irrelevant/geringfügig ist); Druck der darüber liegenden Atmosphäre (angenommen reines N2 mit variablem Druck oder ohne Atmosphäre)
Gesucht ist: gefrorene Dicke (Kruste) und geschmolzene Schicht
Bonusmaterial: Wenn eine einfache Anpassung der Formel zur Berechnung der Krustendicke der Gesteinsschichten möglich ist, würde ich es begrüßen. Sollte es möglich sein, wäre eine Anpassung hilfreich, um die Dicke der Felskruste und die Dicke der Eiskruste auf Wolds zu finden, wo beides benötigt wird.
Vielen Dank für jede Antwort und die Zeit, die Sie für die Lösung dieses Problems aufgewendet haben.
Basierend auf Annahmen können Sie die Wärmeübertragungsgleichung im stationären Zustand lösen, wenn Sie mit der ungefähren Lösung einverstanden sind.
Ignorieren der Zeit – lange Zeit ist vergangen, um das Gleichgewicht zu erreichen.
Unter der Annahme, dass der nach außen gerichtete und damit der innere Ozean angenommen wird, wäre der Wärmefluss die Summe aller internen Erwärmungsmechanismen.
Am einfachsten wäre es, wenn Sie irgendwie auf den Oberflächentemperaturwert kommen könnten. Dann können Sie die Leitungsgleichung durch Eis für Temperatur und Gewicht für Druck lösen und einfach sehen, bei welcher Temperatur und welchem Druck Eis in Flüssigkeit übergeht. Einfach fragen, wie dick die Eisschicht ist, um einen internen Wärmefluss und eine gegebene Oberflächentemperatur aufrechtzuerhalten.
Sie benötigen eine Randbedingung. Ein anderer Weg wäre etwas schwieriger, beginnend in der Mitte mit Wärmefluss nach außen. Sie müssen sowohl Phase als auch Zusammensetzung kennen, da sich Dichte und cp unter diesen Bedingungen ändern.
Keith McClary
Keith McClary