Wie viel Masse brechen die Vulkane von Io jenseits der Fluchtgeschwindigkeit aus?

Während ich versuchte, einige Berechnungen zur Beantwortung dieser Frage durchzuführen , blieb ich hängen und vermisste ein entscheidendes Datenelement: Ich habe keine Ahnung, wie viel Masse die Vulkane von Io aus dem Gravitationsschacht des Jupitermonds herausschleudern können.

Es ist klar, dass der größte Teil des ausgebrochenen Materials an die Oberfläche zurückfällt, und die verschiedenen Geschwindigkeitsschätzungen, die ich gefunden habe, sind um einiges niedriger als die Fluchtgeschwindigkeit (~2,56 km/s). Zum Beispiel „ bis zu 1 km/s “.

Eine Zahl, die man finden kann, ist, wie viel Masse die Magnetosphäre von Jupiterstreifen von Io hat. Die meisten geben das als 1000 kg/s an ( Beispiel ). Das ist etwa so viel wie die Weizenproduktion Kanadas.

Schmeißen die Vulkane direkt noch viel mehr weg? Viel weniger? Gar nicht?

Vielleicht möchten Sie mit Fluchtgeschwindigkeit von Io beginnen - ein Teil dieser Masse wird je nach Richtung neben Io umkreisen, einige werden "vorwärts" ausgeworfen und gehen daher zumindest in eine höhere Umlaufbahn usw.
Meine Bemerkungen zu der inspirierenden Frage könnten es wert sein, hier wiederholt zu werden: Die primäre Methode des Massenverlusts, die für Io erwartet wird, besteht darin, dass das Magnetfeld von Jupiter geladene Teilchen aus den oberen Bereichen von Ios Hill-Sphäre abzieht. Dies wird auf eine Rate von 1 Tonne/Sekunde geschätzt. Ansonsten wiederhole ich die Antwort von Polyphant: Der Massenverlust, der erwartet wird, wenn Auswurfgeschwindigkeit auf die Fluchtgeschwindigkeit trifft, ist 0.
@zibadawatimmy Ihr Kommentar hat mich zum Nachdenken gebracht, wenn die Auswürfe freigesetzt werden, wenn der Vulkan Jupiter zugewandt ist, würde es einen größeren Schub durch seine Schwerkraft geben, der jede ausgebrochene Masse merklich in Richtung des Planeten beschleunigen würde? Ich bezweifle, dass es viel sein würde. Aber eine lustige Rechnung.

Antworten (1)

Die Geschwindigkeit, die erforderlich ist, um der Anziehungskraft eines massiven Körpers zu entkommen, ist durch die folgende Gleichung gegeben:

v e s c a p e = 2 G M R

wo G ist die Gravitationskonstante ( G = 6.67 × 10 − 11 N m 2 k g − 2 ), M ist die Masse des Körpers, aus dem Sie entkommen, und R ist sein Radius.

Eingabe der Werte für die Masse und den mittleren Radius von Io , M = 0,015 M ⊕ und R = 0,286 R ⊕ , 1 erhalten wir eine Fluchtgeschwindigkeit von

v e s c a p e = 2560 m / s

Die explosiven Auswürfe werden jedoch von der Spitze von Vulkanen ausgestoßen, daher sollten wir dies unbedingt zu unserem Radius hinzufügen. Der höchste Vulkan auf Io ist ca 2.5 k m über der Oberfläche; einschließlich dieser erhalten wir eine geringfügig niedrigere Geschwindigkeit

v e s c a p e = 2559 m / s

was höher ist als die ∼ 1000 m / s maximale Auswurfgeschwindigkeit berechnet in McEwen & Soderblom (1983) . Daher wird durch Vulkanausbrüche keine Masse von der Oberfläche von Io ausgeworfen .

Zum Vergleich: Die Fluchtgeschwindigkeit der Erde ist viel höher, 11.2 k m / s . Wie in dem verlinkten Artikel besprochen, können die extremsten Auswürfe Höhen von erreichen 500 k m bevor er wieder an die Oberfläche fällt.

1 wo M ⊕ = 5.972 × 10 24 k g und R ⊕ = 6371 k m

Also, was ist Ihre Antwort auf die Frage "Wie viel Masse...", Null?
Ja, da keine Masse Fluchtgeschwindigkeit erreicht. Antwort aktualisiert.
Groß! Ich mag deine Antwort! Während tatsächlich Masse in den Weltraum (in die Umlaufbahn) ausgestoßen wird, ist ihre Umlaufbahn eine Ellipse, die die Oberfläche schneidet und wahrscheinlich Minuten oder Stunden später an die Oberfläche zurückkehrt. Wenn es zurückkehrt, gibt es keinen Nettoverlust an Masse in den Weltraum.
Es steckt noch mehr dahinter, Io stößt viel Material aus und trägt erheblich zu Jupiters Magnetosphäre bei: „Io ist eine starke Plasmaquelle für sich und lädt Jupiters Magnetosphäre jede Sekunde mit bis zu 1.000 kg neuem Material. "
@Cody, dieses Material stammt von geladenen Teilchen in den obersten Bereichen der Io-Atmosphäre, nicht von Auswurf von Vulkanen
Überprüfen Sie den Link, die geladenen Teilchen stammen von den Vulkanen. Es mag nicht direkt die Kraft des Vulkans sein, aber durch Hilfe von außen stoßen die Vulkane eine Menge Masse aus Io aus
@Cody Ich stehe korrigiert. Das ist ziemlich ordentlich. Es erschwert sicherlich die Analyse, die ich oben vorstelle. Jetzt brauchen Sie einen Ionisationsfaktor und eine atmosphärische Fluchtfraktion.
Io hat nicht wirklich eine Atmosphäre, daher werden alle Auswürfe fast sofort einem Plasma und der ionisierenden Strahlung der Sonne ausgesetzt. Daher wird ein Teil des Auswurfmaterials ionisiert, wenn es ausgestoßen wird, wodurch der sogenannte Io-Torus entsteht – ein Ring aus teilweise ionisiertem Gas, der Ios Umlaufbahn folgt – in der Jupiter-Magnetosphäre. Einmal ionisiert, können elektromagnetische Kräfte die Schwerkraft leicht überwinden und die Fluchtgeschwindigkeit ist viel weniger einschränkend.
Wie viel Masse brechen die Vulkane von Io jenseits der Fluchtgeschwindigkeit aus?
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