イオの火山はどのくらいの質量で過去の脱出速度を噴出していますか？

この質問に答えるためにいくつかの計算をしようとしているときに、私は重要なデータの一部を見逃して立ち往生しました：イオの火山が木星の月の重力井戸からどれだけの質量を投げ出すことができるか手がかりがありません。

噴火した物質のほとんどが地表に落ちることは明らかであり、私が見つけたさまざまな速度推定値は、脱出速度（〜2.56 km / s）よりもかなり低いです。たとえば、「1 km / sまで」。

見つけることができる1つの数値は、イオの木星条片の磁気圏の質量です。ほとんどはそれを1000kg / sとしてリストしています（例）。それはカナダの小麦生産とほぼ同じです。

火山はそれ以上に直接捨てていますか？はるかに少ないです？どういたしまして？

jupiter geology volcanism

Ioからの脱出速度で開始したい場合があります-その質量の一部は、方向に応じて、Ioと一緒に周回し、一部は「前方」に排出され、少なくともより高い周回軌道に行きます。など

— Carl Witthoft

感動的な質問に対する私のコメントは、ここに反映する価値があります。Ioに予想される質量損失の主な方法は、木星の磁場がIoの丘の球の上流から荷電粒子を引き離すことです。これは1トン/秒の速度で発生すると推定されています。私は、そうでない場合は、エコーpolyphantの答え：脱出速度を打つ噴出物から期待される質量損失は0です

— zibadawaティミー

@zibadawatimmyあなたのコメントは私に考えさせました、火山が木星に面しているときに噴出物が解放されるなら、惑星に向かって噴火した塊を著しく加速する重力からのより大きなキックがあるでしょうか？それは多すぎると思います。楽しい計算ですが。

— christopherlovell

質量のある物体の引力を逃がすのに必要な速度は、次の方程式で与えられます。

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

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

ここで、は重力定数（）、は元の体の質量エスケープし、はその半径です。 $G$ $G = 6.67 \times 10^{-11} \; \mathrm{Nm^{2} {kg}^{-2}}$ $M$ $R$

イオのための値を入力する質量平均半径、し、、¹我々は、脱出速度を得ます $M = 0.015 \, M_{\oplus}$ $R = 0.286 \, R_{\oplus}$

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

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

ただし、爆発的な噴出物は火山の上部から噴出するため、これを厳密に半径に追加する必要があります。イオで最も高い火山は、表面のおよそです。これを含めると、速度はわずかに低くなります $2.5 \;\mathrm{km}$

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

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

これはよりも高いです McEwen＆Soderblom（1983）で計算された噴出物の最大速度。したがって、火山の噴火によってイオの表面から質量が放出されることはありません。 $\sim 1000 \; \mathrm{m/s}$

比較すると、地球の脱出速度はとはるかに速いです。リンク先の論文で説明されているように、最も極端な噴出物は高さに達する可能性がありが表面に戻る前に。 $11.2 \; \mathrm{km/s}$ $500 \; \mathrm{km}$

¹_{ここで、および $M_{\oplus} = 5.972 \times 10^{24} \; \mathrm{kg}$ $R_{\oplus} = 6371 \;\mathrm{km}$}

— クリストファーロヴェル
ソース

はい、どの質量も脱出速度に達していません。回答を更新しました。

— christopherlovell

それ以上に、Ioは大量の物質を放出し、木星の磁気圏に大きく貢献します。「Ioはそれ自体が強力なプラズマ源であり、毎秒1,000 kgもの新しい物質を木星の磁気圏にロードします。」

— コーディ、

リンクを確認してください。荷電粒子は火山からのものです。それは直接火山の力ではないかもしれませんが、外部の助けを通して、火山はイオから多くの質量を噴出しています

— コーディ

@Cody修正しました。それはかなりきちんとしています。それは確かに私が上で提示した分析を複雑にします。ここで、いくつかのイオン化係数と大気脱出率が必要です。

— christopherlovell

Ioには実際には大気がないため、イジェクタはほとんどすぐにプラズマと太陽からの電離放射線に曝されます。いわゆる生産追放ときしたがって、噴出物のいくつかの割合がイオン化されたイオトーラスイオの軌道経路以下の部分的にイオン化ガスのリング- -木星磁気圏に。電離すると、電磁力が重力に簡単に打ち勝ち、脱出速度は制約条件よりはるかに少なくなります。

— honeste_vivere 2017年