"Io" è il satellite di Giove più vicino al gigante gassoso. Esso ha le dimensioni e la distanza orbitale quasi identiche a quelle della nostra Luna. Il corpo centrale, però, è molto differente ( Giove ha una massa circa 300 volte quella della Terra ), pertanto, "Io" deve orbitare molto più velocemente per non precipitare sul pianeta. (1) a 46° di Latitudine - vedi approfondimento (2) scarica conteggio tramite potenziali z
Come la Luna, anche "Io" si trova in una risonanza "rotazione-orbita" 1:1, cioè ruota esattamente di un giro nel suo periodo di rivoluzione siderale. In pratica, come la Luna esso guarda con la stessa faccia il pianeta Giove; questo in gergo si chiama "Totally Tidally Despun". "Spin" significa rotazione, mentre "Despun" significa che tale rotazione è stata "frenata" sino ad un certo valore di stabilità, cioè una rotazione sincrona. Le leggi della meccanica celeste ci dicono altresì
un’altra cosa: la stessa faccia
del satellite, in realtà, non si vede
dal pianeta centrale, che occupa uno dei fuochi
dell’ellisse, ma dal fuoco vuoto,
un punto immateriale dello spazio ( lì
non c’è proprio nulla di nuovo; è il vecchio "equante"
). Il rigonfiamento
mareale, invece, in prima approssimazione,
è davvero rivolto lungo
la congiungente pianeta-satellite.
esattamente a metà dell'emisfero di Io rivolto verso Giove ... z
spostato a sinistra del massimo del bulbo mareale di Io con "grande dissipazione di calore" ... il bulbo mareale ha ruotato ... z
ritornando verso il massimo del bulbo mareale di Io con "grande dissipazione di calore" ...z
esattamente a metà dell'emisfero di Io rivolto verso Giove ...
Allora diventa evidente come il satellite "oscilla" attorno alla posizione media del rigonfiamento mareale. La sua rotazione gli fa guardare il fuoco vuoto con la stessa faccia, mentre la marea guarda verso il fuoco pieno (quello occupato dal pianeta). Questa oscillazione delle molecole del satellite attraverso il rigonfiamento mareale produce un’enorme dissipazione di calore. È evidente che maggiore è l’eccentricità, maggiore sarà la dissipazione. Se l’eccentricità fosse nulla (orbita perfettamente circolare), i due fuochi vengono a coincidere col centro del cerchio, ed ecco che la dissipazione si annulla ( le molecole del bulbo sono sempre le stesse ) ... In natura si tende allo stato di minima energia, pertanto è logico comprendere come le dissipazioni mareali tendono a ridurre l’eccentricità, sino a portarla allo zero ( minima dissipazione ). Complessi calcoli di meccanica celeste e termodinamica ci dicono che se il satellite "Io" fosse solo, senza altri compagni, come Europa e Ganimede, esso sarebbe pervenuto oggi ad una eccentricità molto bassa, pari al valore 0,00001. Questa, pertanto è definita come "eccentricità libera". L’osservazione diretta da telescopio, tuttavia,
ci dice che la eccentricità
"forzata" del
satellite "Io"
vale 0,0043 (
e non 0,00001 ).
A metà percorso, al centro in alto, una situazione "deformata" ... il bulbo mareale ha ruotato rispetto alla mezzeria del satellite ... z
( n1 – 2n2 ) = ( n2 – 2n3 ) = 0,739507 gradi/giorno, mentre n2 = 101,375 gradi/giorno Le due coppie di satelliti sono vicinissime, pertanto, al moto sincrono orbita-orbita di 2:1. Le implicazioni delle risonanze orbitali dei tre più interni satelliti Galileiani sono significative per lo stato termico di "Io". Le ripetizioni, infatti, delle configurazioni di congiunzioni tra 1 e 2, tra 2 e 3, sempre nella medesima posizione orbitale, conducono ad uno "stiramento" dell'orbita di "Io", portandola verso eccentricità più elevate. Giove, con le
sue potenti maree, agisce naturalmente in
contro-tendenza, tentando di portare a eccentricità
minori. La
meccanica celeste
ci permette di trovare la situazione di equilibrio per l’eccentricità
di "Io", che
vale 0,0043,
mentre quella di Europa
vale 0,011.
z z 
z r = densità del satellite = 3,5 grammi/cm3 z n = moto medio del satellite = 203,49 gradi/giorno z RS = raggio del satellite = 1821,6 km z m = rigidezza del satellite = 6,5·1011 dyne/cm2 z Q = fattore di dissipazione = 100 z e = eccentricità = 0,0043 Ciò che conta è che il tasso
di dissipazione è proporzionale
al quadrato dell’eccentricità
e alla quinta potenza del moto medio.
L’eccentricità compare al quadrato e anch’essa aumenta la dissipazione (maggiore è l’eccentricità e maggiore lo scostamento tra fuoco pieno e fuoco vuoto, pertanto, maggiore è l’eccentricità, maggiore è la dissipazione). La dissipazione di "Io" risulta essere più di 10 volte maggiore di quella della Luna ( sia mareale, sia dovuta a decadimento radioattivo ) ... La Luna si trova circa al punto di fusione del suo nucleo più interno. Ancora oggi si discute se il nucleo è fuso oppure no. "Io", pertanto, ha un’ampia zona, ben più grande del suo nucleo, che si trova allo stato fuso. Per queste ragioni, poche settimane prima delle
foto di Voyager I,
era stato ipotizzato il vulcanesimo di Io.
z
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