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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)
L'Astrofisica va a scuola Il Sole come stella: Astrofisica del Sole
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!
L'Astrofisica va a scuola Il Sole come stella: Astrofisica del Sole
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
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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
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Com'è fatto il Sole: struttura dell'atmosfera
“Limb-Darkening”: Andamento della temperatura verso l'esterno.
L'Astrofisica va a scuola Il Sole come stella: Astrofisica del Sole
Com'è fatto il Sole: rotazione
➢ Rotazione del Sole (macchie solari): Periodo: circa ?? giorni
(ESERCIZIO: misurarlo) Rotazione differenziale: è un
gas!
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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...
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Com'è fatto il Sole: dal nucleo alla superficie
Effetti sulla superficie della convezione: la granulazione
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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...
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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.
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Il Sole invisibile: le eclissi
➢ Cosa si vede durante un´eclisse totale? La cromosfera La corona
È l´atmosfera esterna del Sole...
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Il Sole invisibile: la cromosfera
➢ La cromosfera in Ha: Temperatura: circa 104 K.
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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
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Il Sole invisibile: il ¨vento solare¨
➢ Un vento un po' particolare...
L'Astrofisica va a scuola Il Sole come stella: Astrofisica del Sole
Il Sole invisibile: che c´entra il campo magnetico?
➢ Il campo magnetico solare e l´atmosfera esterna: dalle cromosfera giù fino alle macchie
L'Astrofisica va a scuola Il Sole come stella: Astrofisica del Sole
Il Sole invisibile: che c´entra il campo magnetico?
➢ Il campo magnetico solare e l´atmosfera esterna: linee di forza...
L'Astrofisica va a scuola Il Sole come stella: Astrofisica del Sole
Il Sole invisibile: la corona
➢ La corona vista più in dettaglio: archi magnetici:
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Il Sole invisibile: esplosioni solari
➢ Brillamenti (“flares”)➢ “Coronal Mass Ejections” (CME)➢ Un po´ di attualità: “Space Weather”
L'Astrofisica va a scuola Il Sole come stella: Astrofisica del Sole
Come cambia il Sole: il ciclo solare
➢ Il ciclo di 11 anni delle macchie:
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Come cambia il Sole: il ciclo solare
➢ La corona durante il ciclo solare:
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Come cambia il Sole: il ciclo solare
➢ Il diagramma “a farfalla”:
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Come cambia il Sole: il ciclo solare
➢ La polarità delle macchie:
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Come cambia il Sole: l´irradianza
➢ L´energia totale emessa dal Sole non è costante anche a breve termine...
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Come cambia il Sole: la dinamo solare
➢ Un modello della dinamo solare...
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Come cambia il Sole: variazioni secolari
➢ Il “minimo di Maunder”
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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/#
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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/ ...