Il Sole va a scuola II - Astrofisica del Sole

L'Astrofisica va a scuola Il Sole come stella: Astrofisica del Sole

Il Sole va a scuolaII - Astrofisica del Sole

Lezioni di Fisica Solare nell'ambito del progetto:

L'Astrofisica va a scuola

Th. Straus (parte I) & V. Andretta (Parte II)


Com'è fatto il Sole

➢ Dati fondamentali:

Distanza media: 1,496 x 108 km = 1 Unità Astronomica

Raggio: 6,96 x 105 km ~ 109 raggi terrestri

Massa: 1,99 x 1030 kg ~ 3,33 x 105 masse terrestri

Densità media: 1,4 g/cm3 (Terra: 5,5 g/cm3)

Temperatura superficiale: ~6000 K!


Com'è fatto il Sole: Interno

➢ Quanto emette il Sole: Luminosità: 3,98 x 1026 W Età: 4,5 x 109 anni

➢ Qual´è la fonte di energia? Energia da reazioni chimiche (tempi-scala: 104 anni) Energia dalla gravitazione (tempi-scala: 107 anni) Energia dalle reazioni nucleari (tempi-scala: 1010 anni)

➢ Reazioni nucleari (fusione dell'idrogeno)! Catena protone-protone (p-p): 41H 4He + 2e+ +2n La differenza di massa (0,029 mp) viene convertita in energia:

E=mc2


Com'è fatto il Sole: superficie➢ Superficie: disco dal bordo netto, anche visto con i

migliori telescopi (risoluzione massima attualmente raggiungibile: circa 0,1” ~ 150 km) sembra un disco solido, e invece è una sfera di gas...

➢ Scala di altezza, H=5,8 x T/(g) [km]: =peso molecolare medio g=accelerazione di gravità superficiale T=temperatura superficiale

(H=altezza a cui la pressione atmosferica si dimezza) Esempi:

o Sole: ~1,2, g=274 m/s2 H~100 kmo Atmosfera terrestre: ~29, g=9,8 m/s2 H~6 kmo Supergigante tipo K5 Ib: T~3700 K, g=0.04 m/s2

H~6,4x105 km


Com'è fatto il Sole: struttura dell'atmosfera

“Limb-Darkening”: Andamento della temperatura verso l'esterno.


Com'è fatto il Sole: rotazione

➢ Rotazione del Sole (macchie solari): Periodo: circa ?? giorni

(ESERCIZIO: misurarlo) Rotazione differenziale: è un

gas!


Com'è fatto il Sole: l´interno

➢ Nucleo: Produzione di energia, e

trasporto per diffusione radiativa

➢ Zona di convezione: Trasporto di energia per

convezione➢ Atmosfera:

La ¨superficie¨ visibile del Sole. E oltre...


Com'è fatto il Sole: dal nucleo alla superficie

Effetti sulla superficie della convezione: la granulazione


Il Sole invisibile: magnetismo solare

➢ Il gas del Sole è un gas particolare: in pratica completamente ionizzato: un plasma Altamente conduttivo campo magnetico!

➢ Manifestazioni più evidenti: macchie solari: Più “fredde”: “solo” 4000 K (rispetto ai quasi 6000 K della

superficie “normale”). Campo magnetico intenso: dell´ordine dei 103 Gauss (campo

magnetico terrestre: circa 1 Gauss).o Campo magnetico tanto intenso da sopprimere la

convezione...


Il Sole invisibile: magnetismo solare

➢ Non solo macchie: anche facole. Un po´ più calde e dense. Associate normalmente a

macchie, e quindi al campo magnetico.


Il Sole invisibile: le eclissi

➢ Cosa si vede durante un´eclisse totale? La cromosfera La corona

È l´atmosfera esterna del Sole...


Il Sole invisibile: la cromosfera

➢ La cromosfera in Ha: Temperatura: circa 104 K.


Il Sole invisibile: la corona

➢ La corona nell´Estremo Ultravioletto (EUV) e nell'X:

He+

Fe+8,Fe+9

Fe+11Fe+10

Temperatura: circa 106 K!

Raggi X


Il Sole invisibile: il ¨vento solare¨

➢ Un vento un po' particolare...


Il Sole invisibile: che c´entra il campo magnetico?

➢ Il campo magnetico solare e l´atmosfera esterna: dalle cromosfera giù fino alle macchie


Il Sole invisibile: che c´entra il campo magnetico?

➢ Il campo magnetico solare e l´atmosfera esterna: linee di forza...


Il Sole invisibile: la corona

➢ La corona vista più in dettaglio: archi magnetici:


Il Sole invisibile: esplosioni solari

➢ Brillamenti (“flares”)➢ “Coronal Mass Ejections” (CME)➢ Un po´ di attualità: “Space Weather”


Come cambia il Sole: il ciclo solare

➢ Il ciclo di 11 anni delle macchie:



➢ La corona durante il ciclo solare:



➢ Il diagramma “a farfalla”:



➢ La polarità delle macchie:


Come cambia il Sole: l´irradianza

➢ L´energia totale emessa dal Sole non è costante anche a breve termine...


Come cambia il Sole: la dinamo solare

➢ Un modello della dinamo solare...


Come cambia il Sole: variazioni secolari

➢ Il “minimo di Maunder”


Fonti delle immagini e dei filmati

Le immagini e i filmati di questa presentazione sono stati tratti dal materiale didattico ottenibile da:

The Education and Public Outreach Page of the Solar and Heliospheric Observatory (SOHO):

http://sohowww.estec.esa.nl/explore/#


Altro materiale in rete:

➢ “The Dynamic Sun:http://sohowww.estec.esa.nl/explore/materials/DSweb/DSweb1.htm

➢ “Best of SOHO”:http://sohowww.estec.esa.nl/freestuff/cd_info.html#download

➢ E ancora altro: SOHO: http://sohowww.estec.esa.nl/ TRACE: http://vestige.lmsal.com/TRACE/ YOHKOH: http://www.lmsal.com/YPOP/ ...

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