艾欧是神奇的能量机器吗？

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木星的引力使艾欧获得了火山热，而且这种现象似乎永远持续下去。这听起来像是一种神奇的能源，因为木星的引力是永恒的，而艾欧则似乎一直在轨道上。我们发现魔法了吗？

orbital-mechanics io

— 坦率的
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这更多是一个物理问题。

— 彼得-恢复莫妮卡

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@ PeterA.Schneider-涉及物理学的天文学问题没有错。从某种意义上讲，天文学是当今物理学的一个分支，自牛顿以来就一直存在。（在牛顿时代之前不是这种情况。）

— David Hammen，

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@DavidHammen当然，是的-我只是被“我们发现了魔法吗？”激怒了。因为答案是纯粹的物理学，所以可以以零知识了解所涉及的特定物体和轨道，而且答案很短。相比之下，（假设）的问题“ 在哪里做的能量，维持木卫一的火山活动从何而来，以及如何被转移到它的能量？” 涉及特定物体，因此位于该相交的天文学方面。如果回答正确且详尽无遗，时间也很长。（我承认他的问题也可以作为理论上的起点。）

— 彼得-恢复莫妮卡

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驱动艾奥火山活动的能量来自其轨道能量和（在较小程度上由其他卫星的轨道能量和木星自转的能量）。类似的机制为土卫二和其他冰冷卫星上的低温火山作用提供了动力。与驱动火山活动所需的能量相比，可用的轨道能量库巨大。

这确实暗示着系统中所有卫星的引力相互作用正在改变它们的轨道和自转，尽管速度很慢。给定无限的时间，Io的轨道可能会衰减到落入木星罗氏极限以内并被撕裂的程度。

（注：关于潮汐能如何降低艾欧轨道的答案更准确地描述了这一点，并指出潮汐力正在将能量从木星的自转传递到其卫星轨道，因此艾欧的轨道从长远来看会变得更大（它离开木星轨道）而不是衰减。）

— 鹿茸
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如此简短的答案：否

— zephyr

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我认为，更可能的终点可能是艾奥与木星紧密地联系在一起。就像我们自己的月球一样，同一面始终面向木星，潮汐弯曲将不再发生（变化）。

— RBarryYoung '18

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@RBarryYoung，与欧罗巴和木卫三的共振相互作用阻止了它进入潮汐友好的轨道。

— 中子星

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@RBarryYoung Io现在基本上处于潮汐锁定状态，但是正如Joshua指出的那样，微小的波动足以产生持续的火山活动。

— userLTK '18

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@zephyr ... awwww。为什么总是必须对“是魔术”答案是“否” ？。该死的克拉克总是把地毯

— 拖到

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而且这似乎永远持续下去。

并非完全正确。

艾欧似乎永远留在轨道上。我们发现魔法了吗？

不，不。

艾欧的轨道速度是。其质量为 $v = 17.33 \mathrm{km/s}$ $m = 8.9319 \cdot 10^{22} \mathrm{kg}$

$E = m \cdot v^2 / 2$

$7 \cdot 10^{40}$

但是，是的，在人类的时间尺度上，它看起来确实像魔术。

— 弗洛林·安德烈（Florin Andrei）
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感觉您需要考虑热量损失来确定您是否实际花费了“一小部分”。在火山附近表面温度达到1600K。如果整个表面（42E12 m ^ 2）处于该温度（不是），根据Stefan-Boltzmann定律，它将发出370kW / m ^ 2的热量，总共1.6E19W。这是5E26焦耳/年，所以在十亿年你会散发轨道能量，或<<一小部分的0.1％。显然你从事实上它仍然有正确的

— 克里斯^ h

艾欧的轨道能量与火山活动有什么关系？火山的动力来自木星的潮汐力，而不是艾欧的轨道能量。

— zephyr

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如果它不在轨道上，@ zephyr就不会有潮汐力量。能量是使能量保持在那里的动力。

— Beanluc '18

直到没有。

— Beanluc '18

@Beanluc如果Io没有质量，也不会有潮流。这是否意味着计算Io的总质量能的方程式与其火山作用有关？我的观点是，弗洛林在某种程度上将艾奥的轨道能量等同于其火山作用，这显然是错误的。

— zephyr

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实际上，您不必看起来那么远。地球上的潮汐-潮起潮落-由月球的引力“驱动”。它没有表示为热量和火山活动，但其作用机理与Io相同。

但是，这种能量（可以并且可以被潮汐发电站转化为电能）不是“免费的”。地球过去旋转得更快（使天数比今天的24小时短），而月亮过去更近了（每年仍以约4厘米的速度漂移）...

— 开发太阳能
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艾欧是神奇的能量机器吗？

不，这不对。艾欧能量的来源是木星的自转。想想我们的月亮。它正在缓慢地向外旋离地球。月亮不是魔法能量机器。它从地球自转中窃取角动量和轨道能量。虽然角动量从地球到月球的转移非常接近，但能量的转移却不是。地月系统是耗散的。

艾奥火山及其火山也是如此。艾欧非常缓慢地从木星的旋转中窃取角动量和能量，并在此过程中将部分被盗能量释放到太空中。

— 大卫·汉门
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但是，如果我们在这些火山上方放一个水车之类的东西，就会得到能量，就像我们从下坡的山streams中得到的一样。 meldrethhistory.org.uk/images/uploaded/originals/overshot.jpg 显然，“魔术能量”不存在，但可以长期使用。

— userLTK

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@userLTK：是的-与利用地球上的波浪力基本相同。

— 莫妮卡（Monica）

艾欧可能正在为木星的旋转窃取角动量和能量，但它无法将其转化为火山能。相反，它将像我们自己的月亮一样改变其轨道距离。火山是由于木星的潮汐力造成的。我不确定我是否能看到您的大部分答案与该问题相关。

— zephyr

@zephyr我不知道，但是在此答案下方的评论中有一些相关的讨论。

— uhoh

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建立世界的答案：

在“魔术能量”方面（我讨厌魔术一词，可以说自由能量）

可以说我们有一个远离太阳的殖民地。木星的工作，或者说是外行星，甚至是理论上的第9行星，那里的太阳能面板将毫无意义，铀燃料可能稀缺，而3He需要时间来收集聚变，因此它们需要电源。

从理论上讲，可以使用材料和质量的小行星和碳纤维电缆以及某种结构进行构想，其中球形的外部在轨道上延伸和挤压，理想的情况是像Io一样，位于行星和它的大卫星之间，一些偏心和变化将得以维持。

来回拉伸以及该物体的外壳质量可能会拉动活塞并产生电能。电力的数量将取决于球形构造的质量，大小和柔性，并且能量将来自几乎无限的来源-行星的旋转能。

这样的事情是否可行是另一个问题。我完全不知道这是否可行，但从理论上讲是可能的。

您还需要一个大卫星，否则轨道将变圆并且能量将减少。但是，大行星月球系统可能会起作用。不利之处在于，一开始要花费很多精力来构建事物，我不确定这是否值得。

— 用户LTK
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