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O Sol

O Sol. R. Boczko IAG-USP. 02 06 06. Sol. Massa 1,9891 x 10 27 ton. Observação na região visível do espectro. Raio 696 mil km. Luminosidade 3,845 x 10 26 W ~4 septilhões de lâmpadas de 100 W. Sistema Solar. Plu. Mer. Ter. Vên. Mar. Ura. Net. Sat. Júp.

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Presentation Transcript

  1. O Sol R. Boczko IAG-USP 02 06 06

  2. Sol Massa 1,9891 x 1027 ton Observação na região visível do espectro Raio 696 mil km Luminosidade 3,845 x 1026 W ~4 septilhões de lâmpadas de 100 W

  3. Sistema Solar Plu Mer Ter Vên Mar Ura Net Sat Júp Raio Solar = 109 Raios Terrestres

  4. Big-Bang Formação do Sol Sol Atual 4,6 bi 10 bilhões de anos Cosmogonia Cosmologia Formação do Universoe formação do Sol

  5. Fases da formação e da vida do Sol Pré- seqüência principal Estágios finais T Tauri Anã Branca Proto-Sol Seqüência principal Hoje Gigante vermelha Nasceu o Sol!

  6. Estrutura do Sol Coroa Zona de transição Cromosfera Fotosfera Interior Solar

  7. Interior do Sol

  8. Evolução do Raio, da Temperatura e da Luminosidade do Sol TEefetiva [K] R/Rs L/Ls 1,0 5800 5750 Raio 0,9 5700 Temperatura Hoje 5650 0,8 Luminosidade 5600 0,7 Bilhões de anos 0 1 2 3 4 5

  9. Estrutura do Sol Coroa Zona de transição Cromosfera Fotosfera Interior Solar

  10. Temperatura nas camadas do Sol Atmosfera do Sol 15 M Interior do Sol Coroa Região de transição Temperatura [K] Fotosfera E F K Cromosfera Condução Irradiação Convecção 2 M Superfície Centro 25.000 4.200 R/Rsol 0 0,3 0,7 1,0 2.000 km 700.000 km 500 km 10.000 km

  11. Densidade nas camadas do Sol Densidade do ar nas CNPT = 0,001293 g/cm3 3 2 1 (água) 0 -1 -2 (ar) -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 -11 -12 -13 -14 -15 -16 Atmosfera do Sol Interior do Sol Coroa Região de transição Densidade 10Y [g/cm3] Fotosfera E F K Cromosfera Condução Convecção Irradiação Superfície Centro R/Rsol 0 0,3 0,7 1,0 2.000 km 700.000 km 500 km 10.000 km

  12. Interior do Sol Coroa Zona de transição Cromosfera Fotosfera Interior Solar

  13. Fotosfera Condução Radiação Convecção A estrela Sol Temperatura 5.770 K Composição (massa) H = 73,0% He = 24,5% Outros = 02,5%

  14. ( ) ( ) ( ) Sólidos Propagação do calor por Condução

  15. Fluidos Propagação de calor por Convecção

  16. Fóton Qualquer meio Propagação de calor por Irradiação

  17. Camadas do interior do sol Fotosfera Superfície do Sol Região de convecção Região de irradiação Região de condução 0 0,3 0,7 1,0 R

  18. Reações de nucleossíntese solar

  19. p p p p Pósitron Pósitron Neutrino Neutrino p p D D g g He3 He3 p p He4 Fusão do hidrogênio

  20. p p p p Pósitron Pósitron Neutrino Neutrino p p D D g g He3 He3 p p p p m = 99,3% m = 100% p p He4 He4 Para onde foi a massa faltante?

  21. E Relação entre massa e energia m E = m c2 c = velocidade da luz no vácuo

  22. P Z P = Número de Massa = Z + Nêutrons Z = Número de Prótons Representação de um elemento químico X X

  23. 69% 31% 32He + 32He --> 42He + 2 11H 32He + 42He --> 74Be + g 99,7% 0,3% 74Be + e- --> 73Li + n 73Li + 11H --> 2 42He 74Be + 11H --> 85B + g 85B --> 84Be + e+ + n 84Be --> 2 42He Cadeia próton-próton gerando He 11H + 11H --> 21H + e+ + n 21H + 11H --> 32He + g

  24. Livre caminho médio dos fótons na camada radiativa Região radiativa Partícula Núcleo Fóton Alguns centímetros Tempo entre a geração do fóton no núcleo e sua saída pela fotosfera: milhões de anos Absorção e Re-emissão

  25. Neutrino transformando Cloro em Argônio 3717Cl +   3718Ar + e - Neutrino Solo 1,5 km Caverna Tanque com 500 mil litros de percloroetileno (detergente de cozinha) 2,2 x 1030 átomos Problema dos neutrinos Predição teórica: 1 Argônio produzido por dia Resultado experimental: 1 Argônio produzido a cada 3 dias • Conclusão: • Experimento ineficiente • e / ou • Modelo teórico do Sol errado

  26. Dados do interior do Sol

  27. Distribuição da massa Massa [%Msolar] 100 90 80 70 60 50 Centro Superfície 40 30 20 10 00 R/Rsol 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

  28. 180 160 140 120 100 80 60 40 20 00 Densidade solar Densidade [g/cm3] Centro Superfície R/Rsol 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

  29. Pressão no interior solar Pressão [Bilhões de atm] 250 200 150 Centro Superfície 100 50 00 R/Rsol 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

  30. Temperatura no interior solar Temperatura Milhões de [K] 16 14 12 10 8 6 4 Superfície 2 Centro 00 R/Rsol 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

  31. Luminosidade solar Luminosidade [%Lsolar] 100 90 80 70 60 50 Centro Superfície 40 30 20 10 00 R/Rsol 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

  32. Geração de energia no Sol dL / dr (1023 erg/s/cm) 5 4 3 Centro Superfície 2 1 0 R/Rsol 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

  33. Composição química do Sol Massa [%] 100 90 80 H 70 He 60 50 40 30 H He 20 Superfície 10 Centro O C N Ne Si Fe 00 R/Rsol 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

  34. Composição atual de Hidrogênio Composição atual de Hélio Mudanças na composição química do Sol 100% Composição inicial de Hidrogênio 75 50 25 Composição inicial de Hélio O C N Ne Si Fe 0 % Centro Superfície

  35. Possibilita a formação de H- p+ + 2e- H - Os H0 e os H- absorvem, fortemente os fótons, dificultando sua saída para fora da camada convectiva: H0 + - H + H0 + - H0 excitado H - + - H 0 H - + - H - excitado Processos na camada convectiva Devido à baixa temperatura: Favorecimento da recombinação do próton com o elétron p+ + e - H0

  36. Fotosfera do Sol Coroa Zona de transição Cromosfera Fotosfera 1 H- para cada 107 H0 6.500 K 4.200 K Interior Solar Base da Fotosfera=2x10-4 Ar nas CNPT 10-3B da F 500 km

  37. Espessura óptica (  ) Neblina Opaco  > 1  = 1 Transparente  < 1

  38. Definição da fotosfera  = Espessura óptica Base interna da fotosfera Transparente  < 1  = 1  > 1 Opaco Aproximação de Eddington: TEfetiva = T( = 2/3) = 5.770 K (Para =5.000 Ä)

  39. Limbo escuro Maior espessura óptica Maior perda de luz Região menos brilhante Interior do Sol Visão do Sol Menor espessura óptica Menor perda de luz Região mais brilhante Fotosfera

  40. Superfície do Sol

  41. Quente Frio Frio Quente Quente Frio Frio Fotosfera Superfície do Sol Região de convecção Região de irradiação Região de condução Convecção abaixo da fotosfera

  42. Estrutura Alveolar do Sol • Regiões Claras • Subida de gás quente • Regiões Escuras • Descida de gás frio Diâmetro típico de um alvéolo: 1000 km Vida de um alvéolo: 5 a 10 minutos

  43. Frio Frio Quente Frio Quente Frio Frio Fotosfera Campo magnético muito intenso Superfície do Sol Região de convecção Região de irradiação Região de condução Formação de uma mancha solar

  44. Manchas solares Observação na região visível do espectro

  45. Manchas Solares

  46. Manchas solares

  47. Frio Frio Quente Frio Quente Frio Frio Fotosfera Campo magnético muito intenso Superfície do Sol Região de convecção Região de irradiação Região de condução Erupção solar

  48. Seqüência de uma Erupção Solar Grande erupção solar atingindo uma altura de 28 raios terrestres

  49. Limbo do Sol

  50. Espículos Cromosfera do Sol 7.000 km SG Coroa Brilho: 10-4 do brilho da fotosfera Ondas rádio de  = 10 cm Zona de transição Cromosfera Fotosfera Super-granulação 30.000 km Vida de ~12h 4.400 K 25.000 K Interior Solar Base da Fotosfera=2x10-4 Ar nas CNPT 10-6B da F 2.000 km 10-3B da F

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