Wie halten die Theorien der "Gezeitenkräfte, die Monde erwärmen", wenn es neben Erwärmung durch Expansion auch Abkühlung durch Kontraktion geben kann?

Ich kann eine vorübergehende Erwärmung aufgrund der auf den Mond ausgeübten Titalkräfte verstehen, aber würde es nicht schließlich auch eine Abkühlung geben, wenn Partikel der Kontraktion "nachgeben"? Würden sie nicht schließlich eine unveränderliche Ganzkörpertemperatur erzielen? dh wie können Europas Ozeane dadurch erwärmt werden und wie kann die Kruste von Io dadurch geschmolzen werden?

Antworten (1)

Ich denke, Sie haben sowohl die Natur der Gezeitenspannungen als auch die Natur der Erwärmung missverstanden.

Bezüglich der Kräfte ist gleichzeitig Zug in radialer Richtung und Druck in beiden nicht radialen Richtungen vorhanden. Wenn diese Kräfte statisch wären, würden sie nichts tun, aber sie können sich auf zwei verschiedene Arten ändern. In einem Fall wie Io oder Europa wächst und schrumpft die Größe beider Kräftesätze, wenn sich der Mond um seine leicht exzentrische Umlaufbahn bewegt (wodurch er sich dem Planeten nähert und sich von ihm entfernt). In einem Fall wie den vom Mond auf der Erde induzierten Gezeiten ist die primäre Änderung das stetige Fortschreiten der Gezeitenrichtung relativ zum körpergebundenen Bezugsrahmen, der die Belastung eines bestimmten Körperteils ändert. Prinzipiell können beide Effekte vorliegen.

Was die Erwärmung betrifft, entsteht sie eher aus dissipativen als aus elastischen Prozessen: Denken Sie an Reibung, nicht an Gummibänder. Das heißt, in dem Maße, in dem der Körper wie eine Feder wirkt (einfach die Energie speichert und wieder abgibt), gibt es keine Erwärmung. In dem Maße, in dem es zu Reibung oder Bruch kommt – irreversible Prozesse – wird die beteiligte Energie thermalisiert. Die Wärmeenergie kann aufgrund der üblichen thermodynamischen Einschränkungen nicht in eine geordnete Massenbewegung zurückkehren.

Woher kommt die Energie? Fällt es tatsächlich leicht aus der Umlaufbahn?
Die Energie muss aus dem System kommen, aber die Details sind wichtig: Im Erde-Mond-System stammt sie aus der kinetischen Rotationsenergie der Erde und ein Teil davon fließt auch in das Anheben des Mondes in eine höhere Umlaufbahn. Ich bin mir über die Dynamik des Jupiter-Io-Systems nicht sicher. Das ist eine gute Frage.
Sollte es also tatsächlich die Umlaufbahn verlassen, um darauf Energie zu erzeugen (oder in der internen Struktur nachgeben)?
@LelaDax Im Falle einer Gezeitenerwärmung aufgrund einer stark exzentrischen Umlaufbahn stammt die Energie häufig aus der Umlaufbahnenergie des kleineren Körpers, der erhitzt wird. Die Größe und Exzentrizität der Umlaufbahn nehmen mit der Zeit ab. Dies ist einer der vorgeschlagenen Mechanismen für heiße Jupiter , sich nach innen zu ihren Sternen zu bewegen.