Questão:
Por que as luas internas de Júpiter não têm vulcanismo induzido pelas marés?
usernumber
2020-07-20 15:53:16 UTC
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O vulcanismo em Io é causado pelo fato de ele ser aquecido pelas marés. Existem quatro luas que estão mais perto de Júpiter do que de Io, com maiores excentricidades, mas elas não parecem ter nenhum vulcanismo em sua superfície. Por que o aquecimento das marés não é suficiente para gerar vulcanismo em qualquer outra lua de Júpiter?

Não há luas esféricas entre Júpiter e Io. Todos os satélites intermediários são asteróides, os maiores deles são Amalthea e Tebe, com diâmetros de cerca de 250 km (150 milhas) e 110 km (70 milhas). Portanto, não há diferenciação interior e, portanto, qualquer vulcanismo impossível.
Trzy respostas:
ELNJ
2020-07-20 17:16:25 UTC
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É porque eles são muito menores do que Io. As forças de maré são forças diferenciais , ou seja, resultam da diferença na atração gravitacional de um lado do corpo em relação ao outro. Quando um objeto é pequeno, a diferença na distância para os dois lados dele também é necessariamente pequena.

De acordo com a Wikipedia, Amalthea, a maior das quatro luas mais internas tem um eixo longo que tem apenas 250 km, e os outros são menores ainda. A força do aquecimento das marés escala conforme o raio do corpo até a 5ª potência, uma dependência bastante forte. A pequena massa também desempenha um papel, mas a dependência do raio é mais forte.

Por esta mesma razão, pequenos objetos na Terra não parecem se estender a partir de nossa Lua, mas a Terra como um todo sente .

Em uma nota relacionada, os três internos desses quatro satélites estão dentro do limite de Roche de Júpiter, a distância orbital na qual um corpo puramente autogravitante deve ser separado pela maré forças. Mas eles sobrevivem porque a maioria dos pequenos corpos não são mantidos juntos principalmente pela gravidade (assim como seu próprio corpo não é) - as forças eletromagnéticas internas entre os átomos (que se manifestam macroscopicamente como a rigidez da rocha) são a principal fonte dos corpos 'resistência estrutural.

Para levar isso ao limite, os satélites artificiais ao redor da Terra não experimentam um aquecimento mensurável das marés e não se desintegram com o estresse das marés, embora estejam bem dentro do limite de Roche.
Re * "... como a rigidez da rocha" *: Mas os três internos incluem Amalthea que * "[consiste em água gelada porosa com quantidades desconhecidas de outros materiais.] (Https://en.wikipedia.org/wiki / Amalteia_ (lua)) "*.
Apenas dentro do limite de Roche de corpo fluido?
O gelo da água tem rigidez - pode-se supor, nesses casos específicos, o suficiente para resistir às forças das marés. Presumivelmente, as luas para as quais esse não era o caso são todas aquelas que não estão mais lá.
David Hammen
2020-07-20 17:32:37 UTC
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Existem quatro luas que estão mais perto de Júpiter do que Io, com maiores excentricidades, mas elas não parecem ter nenhum vulcanismo em sua superfície.

Apenas uma delas luas mais internas (Tebe) tem uma excentricidade maior do que a de Io. Os outros três têm excentricidades mais baixas.

O motivo pelo qual não exibem vulcanismo é porque são muito pequenos. O maior dos quatro, Amalthea, tem um raio médio de 83,5 km. Compare isso com o raio médio de Io de 1821,6 km.

O aquecimento das marés resulta em parte de uma tensão entre as forças das marés exercidas pelo planeta que tende a puxar a lua para fora do círculo e a força autogravitacional da lua que tende a puxar a lua para uma forma arredondada. Corpos pequenos, como as quatro luas mais internas de Júpiter, são pequenos demais para assumir uma forma arredondada. A fronteira difusa entre pequenos corpos, como as luas mais internas, e corpos planetários anões, como Plutão, é o raio da batata, algo entre 200 e 300 km.

Todas essas quatro luas mais internas de Júpiter estão bem abaixo do raio da batata, pequenos demais para se tornarem arredondados por autogravitação. As forças das marés nesses pequenos corpos também são menores. (As forças de maré são proporcionais ao raio do corpo). Isso torna a tensão entre a autogravitação e as forças da maré insignificante para esses pequenos corpos.

Outro fator que entra em jogo é a lei do cubo quadrado. O resfriamento é proporcional à área de superfície e, portanto, o raio ao quadrado, enquanto a massa é proporcional ao raio ao cubo. Isso significa que o resfriamento por unidade de massa é inversamente proporcional ao raio. O aquecimento induzido por essas forças de maré desprezíveis e as forças de autogravitação desprezíveis se dissipam rapidamente em corpos pequenos, não tão rapidamente em corpos maiores. Isso torna o interior de corpos maiores, como Io, parcialmente líquido. Corpos pequenos, como as luas mais internas de Júpiter, são totalmente sólidos. Eles não flexionam tanto quanto as luas maiores e, portanto, há significativamente menos produção de calor nessas luas pequenas.

Thomas
2020-07-20 16:56:23 UTC
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tl;dr

As luas internas são muito pequenas (e muito rígidas) para sofrer um trabalho significativo das marés. Eles também esfriam muito mais rápido, embora eu não ache que isso seja relevante neste caso.

Há duas coisas a serem observadas aqui:

  1. A quantidade total do trabalho de maré feito na lua
  2. A quantidade de energia que é irradiada ao longo do tempo

Ao olhar para a lista da lua de Júpiter, pode-se ver facilmente que especialmente as luas galileanas são mais de 1.000 vezes maiores do que qualquer outra coisa que orbita Júpiter, incluindo as luas internas.

Como sabemos, o trabalho é a força multiplicada pela distância, então não é suficiente empurrar alguma coisa - para que o trabalho seja feito, ela também precisa se mover Paul.

Para simplificar, vamos pensar na lua como um pedaço de rocha. Se você apertar um pedaço de rocha com as mãos nuas, estará apenas aplicando força a ele, mas não a uma distância, pois a rocha não mudará de forma. Assim, você não fará nenhum trabalho e a rocha não esquentará.

Assim como as luas, a força da maré não depende apenas da distância ao objeto que orbita, mas também da massa de o próprio objeto (entre outras coisas, como tamanho), então um objeto mais pesado experimenta forças de maré mais altas do que um leve e há um certo ponto em que essas forças são fortes o suficiente para realmente causar uma mudança de forma, o que significa que realmente há trabalho sendo feito, isso se transforma em calor.

O outro aspecto é provavelmente desprezível, embora esteja lá: objetos maiores esfriam muito mais lentamente, porque têm uma área de superfície menor em comparação com seu volume.

Re: "as luas galileanas são mais de 1.000 vezes maiores do que qualquer outra coisa que orbita Júpiter, incluindo as luas internas." Em que medida? [Amalthea tem um diâmetro de 170 km e Europa 3100 km] (https://en.wikipedia.org/wiki/Moons_of_Jupiter#List) (um fator de 18)


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