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Il Sole va a scuola II - Astrofisica del Sole

Lezioni di Fisica Solare nell'ambito del progetto: L'Astrofisica va a scuola Th. Straus (parte I) & V. Andretta (Parte II). Il Sole va a scuola II - Astrofisica del Sole. Com'è fatto il Sole. Dati fondamentali: Distanza media: 1,496 x 10 8 km = 1 Unità Astronomica

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Il Sole va a scuola II - Astrofisica del Sole

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Presentation Transcript

  1. Lezioni di Fisica Solare nell'ambito del progetto: L'Astrofisica va a scuola Th. Straus (parte I) & V. Andretta (Parte II) Il Sole va a scuolaII - Astrofisica del Sole

  2. 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!

  3. 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

  4. 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/(mg) [km]: • m=peso molecolare medio • g=accelerazione di gravità superficiale • T=temperatura superficiale (H=altezza a cui la pressione atmosferica si dimezza) • Esempi: • Sole: m~1,2, g=274 m/s2  H~100 km • Atmosfera terrestre: m~29, g=9,8 m/s2 H~6 km • Supergigante tipo K5 Ib: T~3700 K, g=0.04 m/s2 H~6,4x105 km

  5. Com'è fatto il Sole: struttura dell'atmosfera “Limb-Darkening”: Andamento della temperatura verso l'esterno.

  6. Com'è fatto il Sole: rotazione • Rotazione del Sole (macchie solari): • Periodo: circa ?? giorni (ESERCIZIO: misurarlo) • Rotazione differenziale: è un gas!

  7. 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...

  8. Com'è fatto il Sole: dal nucleo alla superficie Effetti sulla superficie della convezione: la granulazione

  9. 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). • Campo magnetico tanto intenso da sopprimere la convezione...

  10. 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.

  11. Il Sole invisibile: le eclissi • Cosa si vede durante un´eclisse totale? • La cromosfera • La corona È l´atmosfera esterna del Sole...

  12. Il Sole invisibile: la cromosfera • La cromosfera in Ha: • Temperatura: circa 104 K.

  13. Il Sole invisibile: la corona • La corona nell´Estremo Ultravioletto (EUV) e nell'X: He+ Fe+8,Fe+9 Raggi X Fe+10 Fe+11 Temperatura: circa 106 K!

  14. Il Sole invisibile: il ¨vento solare¨ • Un vento un po' particolare...

  15. Il Sole invisibile: che c´entra il campo magnetico? • Il campo magnetico solare e l´atmosfera esterna: dalle cromosfera giù fino alle macchie

  16. Il Sole invisibile: che c´entra il campo magnetico? • Il campo magnetico solare e l´atmosfera esterna: linee di forza...

  17. Il Sole invisibile: la corona • La corona vista più in dettaglio: archi magnetici:

  18. Il Sole invisibile: esplosioni solari • Brillamenti (“flares”) • “Coronal Mass Ejections” (CME) • Un po´ di attualità: “Space Weather”

  19. Come cambia il Sole: il ciclo solare • Il ciclo di 11 anni delle macchie:

  20. Come cambia il Sole: il ciclo solare • La corona durante il ciclo solare:

  21. Come cambia il Sole: il ciclo solare • Il diagramma “a farfalla”:

  22. Come cambia il Sole: il ciclo solare • La polarità delle macchie:

  23. Come cambia il Sole: l´irradianza • L´energia totale emessa dal Sole non è costante anche a breve termine...

  24. Come cambia il Sole: la dinamo solare • Un modello della dinamo solare...

  25. Come cambia il Sole: variazioni secolari • Il “minimo di Maunder”

  26. 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/#

  27. 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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