Jump to content

Приливное отопление

Приливный нагрев (также известный как приливная работа или приливное изгибание ) происходит в результате процессов приливного трения : орбитальная и вращательная энергия рассеивается в виде тепла либо (или обоих) на поверхности океана или внутри планеты или спутника. Когда объект находится на эллиптической орбите , приливные силы, действующие на него, сильнее вблизи перицентра, чем вблизи апоцентра. Таким образом, деформация тела из-за приливных сил (т.е. приливная выпуклость) меняется на протяжении его орбиты, создавая внутреннее трение, которое нагревает его внутреннюю часть. Эта энергия, полученная объектом, исходит из его орбитальной энергии и/или энергии вращения , поэтому со временем в системе двух тел начальная эллиптическая орбита превращается в круговую орбиту ( приливная круговая орбита ), а периоды вращения двух тел корректируются в сторону соответствие орбитальному периоду ( приливная блокировка ). Устойчивый приливный нагрев происходит, когда эллиптическая орбита не может вращаться по кругу из-за дополнительных гравитационных сил со стороны других тел, которые продолжают тянуть объект обратно на эллиптическую орбиту. В этой более сложной системе орбитальная и вращательная энергия все еще преобразуется в тепловую энергию; однако теперь орбита Большая полуось сожмется, а не ее эксцентриситет .

Луны газовых гигантов

[ редактировать ]

Приливное нагревание ответственно за геологическую активность самого вулканически активного тела Солнечной системы : Ио , спутника Юпитера . Эксцентриситет Ио сохраняется в результате ее орбитального резонанса с галилеевыми спутниками Европой и Ганимедом . [1] Тот же механизм предоставил энергию для таяния нижних слоев льда, окружающего скалистой мантии следующего по величине спутника Юпитера, Европы. Однако нагрев последнего слабее из-за меньшего изгиба - у Европы частота обращения составляет половину орбитальной частоты Ио, а радиус на 14% меньший; Кроме того, хотя орбита Европы примерно в два раза эксцентричнее орбиты Ио, приливная сила падает с кубом расстояния и на Европе составляет лишь четверть силы. Юпитер поддерживает орбиты спутников посредством приливов, которые они вызывают на нем, и, таким образом, его энергия вращения в конечном итоге питает систему. [1] спутник Сатурна Энцелад Аналогично считается, что имеет океан с жидкой водой под своей ледяной корой из-за приливного нагрева, связанного с его резонансом с Дионой . Считается, что гейзеры водяного пара , выбрасывающие материал с Энцелада, приводятся в действие за счет трения, возникающего внутри него. [2]

Мунк и Вунш (1998) подсчитали, что на Землю приходится 3,7 ТВт (0,0073 Вт/м2). 2 ) приливного нагрева, из которых 95% (3,5 ТВт или 0,0069 Вт/м 2 ) связано с океанскими приливами и 5% (0,2 ТВт или 0,0004 Вт/м 2 ) связан с земными приливами , причем 3,2 ТВт обусловлены приливным взаимодействием с Луной, а 0,5 ТВт — приливным взаимодействием с Солнцем. [3] Эгберт и Рэй (2001) подтвердили эту общую оценку, написав: «Общее количество приливной энергии, рассеиваемой в системе Земля-Луна-Солнце, теперь четко определено. Методы космической геодезии — альтиметрия, спутниковая лазерная локация, лунная лазерная локация — сошлись к 3,7 ТВт   ..." [4]

Хеллер и др. (2021) подсчитали, что вскоре после образования Луны, когда Луна вращалась по орбите в 10-15 раз ближе к Земле, чем сейчас, вклад приливного нагрева мог составлять ~10 Вт/м. 2 нагревания в течение, возможно, 100 миллионов лет, и что это могло объяснить повышение температуры на ранней Земле до 5°C. [5] [6]

Харада и др. (2014) предположили, что приливное нагревание могло создать расплавленный слой на границе ядра и мантии Луны. [7]

Ближайший спутник Юпитера Ио испытывает значительный приливный нагрев.

Скорость приливного нагрева, , в спутнике, который является спин-синхронным , копланарным ( ), и имеет эксцентричную орбиту, определяется выражением: где , , , и соответственно средний радиус спутника, среднее орбитальное движение , орбитальное расстояние и эксцентриситет. [8] - масса основного (или центрального) тела и второго порядка представляет собой мнимую часть числа Лява , которое измеряет эффективность, с которой спутник рассеивает приливную энергию в тепло от трения. Эта воображаемая часть определяется взаимодействием реологии тела и самогравитации. Следовательно, он является функцией радиуса тела, плотности и реологических параметров ( модуля сдвига , вязкости и других – в зависимости от реологической модели). [9] [10] Значения реологических параметров, в свою очередь, зависят от температуры и концентрации частичного расплава внутри корпуса. [11]

Приливно-рассеиваемая мощность в несинхронизированном ротаторе определяется более сложным выражением. [12]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Перейти обратно: а б Пил, С.Дж.; Кассен, П.; Рейнольдс, RT (1979). «Таяние Ио в результате приливного рассеяния». Наука . 203 (4383): 892–894. Бибкод : 1979Sci...203..892P . дои : 10.1126/science.203.4383.892 . JSTOR   1747884 . ПМИД   17771724 . S2CID   21271617 .
  2. ^ Пил, SJ (2003). «Приливно-индуцированный вулканизм». Небесная механика и динамическая астрономия 87, 129–155.
  3. ^ Мунк, Уолтер; Вунш, Карл (1998). «Бездные рецепты II: энергетика смешения приливов и ветров» (PDF) . Глубоководные исследования. Часть I: Статьи океанографических исследований . 45 (12): 1977–2010. Бибкод : 1998DSRI...45.1977M . дои : 10.1016/S0967-0637(98)00070-3 . Проверено 26 марта 2023 г.
  4. ^ Эгберт, Гэри Д.; Рэй, Ричард Д. (15 октября 2001 г.). «Оценки рассеяния приливной энергии на основе данных высотомера TOPEX / Poseidon» . Журнал геофизических исследований . 106 (С10): 22475–22502. Бибкод : 2001JGR...10622475E . дои : 10.1029/2000JC000699 .
  5. ^ Хеллер, Р; Дуда, Япония; Винклер, М; Райтнер, Дж; Гизон, Л (2021). «Обитаемость ранней Земли: жидкая вода под слабым молодым Солнцем, чему способствует сильный приливной нагрев из-за более близкой Луны» . ПалЗ . 95 (4): 563–575. arXiv : 2007.03423 . Бибкод : 2021PalZ...95..563H . дои : 10.1007/s12542-021-00582-7 . S2CID   244532427 .
  6. ^ Юре Джапель (11 января 2022 г.). «Сколько Луна нагрела молодую Землю?» . ЭОС . 103 . дои : 10.1029/2022EO220017 . Проверено 26 марта 2023 г.
  7. ^ Харада, Ю; Гусенс, С; Мацумото, К; Ян, Дж; Пинг, Дж; Нода, Х; Хараяма, Дж. (27 июля 2014 г.). «Сильный приливной нагрев в зоне сверхнизкой вязкости на границе ядра и мантии Луны» . Природа Геонауки . 7 (8): 569–572. Бибкод : 2014NatGe...7..569H . дои : 10.1038/ngeo2211 .
  8. ^ Сегац, М.; Спон, Т.; Росс, Миннесота; Шуберт, Г. (август 1988 г.). «Приливная диссипация, поверхностный тепловой поток и фигура вязкоупругих моделей Ио». Икар . 75 (2): 187–206. дои : 10.1016/0019-1035(88)90001-2 .
  9. ^ Хеннинг, Уэйд Г. (2009). «Приливно-нагретые земные экзопланеты: модели вязкоупругого отклика». Астрофизический журнал . 707 (2): 1000–1015. arXiv : 0912.1907 . Бибкод : 2009ApJ...707.1000H . дои : 10.1088/0004-637X/707/2/1000 . S2CID   119286375 .
  10. ^ Рено, Джо П.; Хеннинг, Уэйд Г. (2018). «Увеличенная приливная диссипация с использованием передовых реологических моделей: последствия для Ио и приливно-активных экзопланет» . Астрофизический журнал . 857 (2): 98. arXiv : 1707.06701 . Бибкод : 2018ApJ...857...98R . дои : 10.3847/1538-4357/aab784 .
  11. ^ Эфроимский, Михаил (2012). «Приливная диссипация по сравнению с сейсмической диссипацией: в малых телах, на Земле и в суперземлях» . Астрофизический журнал . 746 : 150. arXiv : 1105.3936 . дои : 10.1088/0004-637X/746/2/150 .
  12. ^ Ефроимский, Михаил; Макаров, Валерий В. (2014). «Приливная диссипация в однородном сферическом теле. I. Методы» . Астрофизический журнал . 795 (1): 6. arXiv : 1406.2376 . Бибкод : 2014ApJ...795....6E . дои : 10.1088/0004-637X/795/1/6 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 7284656a795e9935de60ed58ab5eca36__1706763960
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/72/36/7284656a795e9935de60ed58ab5eca36.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Tidal heating - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)