Làm thế nào nhiều khối lượng núi lửa của Io phun trào vận tốc thoát quá khứ?

Trong khi cố gắng thực hiện một số tính toán để trả lời câu hỏi này , tôi đã bị mắc kẹt khi thiếu một phần dữ liệu quan trọng: Tôi không biết khối lượng của núi lửa Io có thể thoát ra khỏi lực hấp dẫn của mặt trăng sao Mộc như thế nào.

Rõ ràng là hầu hết các vật liệu phun trào rơi trở lại bề mặt, và các ước tính vận tốc khác nhau mà tôi đã tìm thấy thấp hơn một chút so với tốc độ thoát (~ 2,56 km / s). Ví dụ: " lên tới 1 km / s ".

Một con số có thể tìm thấy là khối lượng từ tính của các dải sao Mộc của Io. Hầu hết được liệt kê là 1000kg / s ( ví dụ ). Đó là khoảng nhiều như sản xuất lúa mì của Canada.

Là những ngọn núi lửa trực tiếp ném đi nhiều hơn thế? Ít hơn nhiều? Không có gì?

jupiter geology volcanism

— SE - ngừng bắn những người tốt
nguồn

Có thể muốn bắt đầu tốc độ thoát khỏi Io - một phần của khối lượng đó, tùy theo hướng, sẽ quay quanh cùng với Io, một số sẽ bị đẩy ra "về phía trước" và do đó ít nhất là đi đến quỹ đạo cao hơn, v.v.

— Carl Witthoft

Nhận xét của tôi về câu hỏi truyền cảm hứng có thể có giá trị vang vọng ở đây: phương pháp giảm khối lượng chính dự kiến cho Io là thông qua từ trường của Sao Mộc lấy ra các hạt tích điện từ tầng trên của quả cầu Io Hill. Điều này được ước tính xảy ra ở tốc độ 1 tấn / giây. Tôi có thể lặp lại câu trả lời của polyphant: tổn thất khối lượng dự kiến từ ejecta đạt vận tốc thoát là 0.

— zibadawa timmy

@zibadawatimmy bình luận của bạn khiến tôi suy nghĩ, nếu ejecta được giải phóng khi núi lửa đối mặt với sao Mộc, sẽ có một cú đá lớn hơn từ trọng lực của nó có thể tăng tốc đáng kể bất kỳ khối lượng phun trào nào về phía hành tinh này không? Tôi nghi ngờ nó sẽ nhiều. Một tính toán vui vẻ mặc dù.

— christopherlovell

Vận tốc cần thiết để thoát khỏi lực hấp dẫn của một vật thể lớn được đưa ra theo phương trình sau:

v_{e s c a p e} = \sqrt{\frac{2 G M}{R}}

$v_{\mathrm{escape}} = \sqrt{\frac{2GM}{R}}$

Trong đó là hằng số hấp dẫn ( ), là khối lượng của cơ thể mà bạn đang ở thoát ra và là bán kính của nó. $G$ $G = 6.67 \times 10^{-11} \; \mathrm{Nm^{2} {kg}^{-2}}$ $M$ $R$

Nhập các giá trị cho khối lượng và bán kính trung bình của Io , và , ¹ chúng ta có tốc độ thoát là $M = 0.015 \, M_{\oplus}$ $R = 0.286 \, R_{\oplus}$

v_{e s c a p e} = 2560 m / s

$v_{\mathrm{escape}} = 2560 \; \mathrm{m/s}$

Tuy nhiên, ejecta nổ được đẩy ra từ đỉnh núi lửa, vì vậy chúng ta nên nghiêm túc thêm nó vào bán kính của chúng ta. Núi lửa cao nhất trên Io là khoảng trên bề mặt; bao gồm cả điều này, chúng tôi nhận được một vận tốc thấp hơn một chút $2.5 \;\mathrm{km}$

v_{e s c a p e} = 2559 m / s

$v_{\mathrm{escape}} = 2559 \; \mathrm{m/s}$

cao hơn vận tốc tối đa của ejecta được tính trong McEwen & Soderblom (1983) . Do đó, không có khối lượng nào bị đẩy ra khỏi bề mặt Io thông qua các vụ phun trào núi lửa . $\sim 1000 \; \mathrm{m/s}$

Để so sánh, tốc độ thoát của trái đất cao hơn nhiều, . Như đã thảo luận trong bài báo được liên kết, ejecta cực đoan nhất có thể đạt tới độ cao trước khi rơi trở lại bề mặt. $11.2 \; \mathrm{km/s}$ $500 \; \mathrm{km}$

¹_{trong đó và $M_{\oplus} = 5.972 \times 10^{24} \; \mathrm{kg}$ $R_{\oplus} = 6371 \;\mathrm{km}$}

— christopherlovell
nguồn

Có, vì không có khối lượng nào đạt được vận tốc thoát. Trả lời cập nhật.

— christopherlovell

Còn hơn thế nữa, Io đẩy ra rất nhiều vật chất và đóng góp đáng kể vào từ trường của Sao Mộc, "Io là một nguồn plasma mạnh theo đúng nghĩa của nó, và nạp từ tính của Sao Mộc với lượng vật chất mới lên tới 1.000 kg mỗi giây. "

— Cody

Kiểm tra liên kết, các hạt tích điện đến từ núi lửa. Nó có thể không phải là lực lượng của núi lửa trực tiếp, nhưng thông qua bên ngoài giúp các ngọn núi lửa đang phóng ra rất nhiều khối lượng từ Io

— Cody

@Cody tôi đứng sửa. Điều đó khá gọn gàng. Nó chắc chắn làm phức tạp các phân tích tôi trình bày ở trên. Bây giờ bạn cần một số yếu tố ion hóa, và một phần thoát khí quyển.

— christopherlovell

Io không thực sự có bầu khí quyển, do đó, bất kỳ ejecta nào cũng gần như ngay lập tức tiếp xúc với plasma và bức xạ ion hóa từ mặt trời. Do đó, một số phần của ejecta bị ion hóa khi bị trục xuất tạo ra cái gọi là Io torus - một vòng khí bị ion hóa một phần theo đường quỹ đạo của Io - trong từ quyển của Jovian. Sau khi bị ion hóa, các lực điện từ có thể dễ dàng vượt qua trọng lực và tốc độ thoát ít bị ràng buộc hơn nhiều.

— trung thực