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Tano Cavattoni LUniverso Età 13,7 miliardi di anni LUniverso Età 13,7 miliardi di anni.

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1 Tano Cavattoni LUniverso Età 13,7 miliardi di anni LUniverso Età 13,7 miliardi di anni

2 T. Cavattoni - lUniverso età 13,7 miliardi di anni - © Italo Bovolenta editore Capitolo 7 Il Sole Dico bastarmi per ora laver dimostrato che le macchie non sono stelle né materie consistenti, né locate lontano dal Sole, ma che si producono intorno ad esso, con maniera non dissimile a quella delle nugole e altre fumosità intorno alla Terra. Galileo Galilei

3 T. Cavattoni - lUniverso età 13,7 miliardi di anni - © Italo Bovolenta editore Lezione 17 Struttura della fornace solare § 7.1 Principali caratteristiche del Sole § 7.2 La struttura del Sole § 7.3 La fonte di energia del Sole Lezione 18 Il Sole dà spettacolo § 7.4 Lattività del Sole § 7.5 Il ciclo del Sole Capitolo 7 Il Sole

4 T. Cavattoni - lUniverso età 13,7 miliardi di anni - © Italo Bovolenta editore § 7.1 Principali caratteristiche del Sole Distanza media dalla Terra:1,49·10 8 km Raggio equatoriale:6,67·10 5 km Massa:1,99·10 30 kg Densità:1,41 g/cm 3 Accelerazione di gravità:274 m/s 2 Velocità di fuga:617 km/s Periodo di rotazione medio: 25,4 giorni (equatore: 25 d ; poli: 35 d ) Luminosità:3,8·10 26 W Temperatura superficiale:5800 K Dimensione angolare:32' Inclinazione del piano equatoriale rispetto alleclittica: 7,25°

5 T. Cavattoni - lUniverso età 13,7 miliardi di anni - © Italo Bovolenta editore § 7.2 La struttura del Sole Un viaggio di anni. Nucleo È la regione dove lidrogeno si fonde in elio. La pressione è 300 miliardi di volte quella atmosferica e la materia è allo stato di plasma. Zona radiativa Nella zona che avvolge il nucleo lenergia si propaga come onda elettromagnetica. Lungo il cammino i fotoni Χ interagiscono con la materia e perdono energia.

6 T. Cavattoni - lUniverso età 13,7 miliardi di anni - © Italo Bovolenta editore § 7.2 La struttura del Sole Un viaggio di anni. Zona convettiva Deve il suo nome alla modalità di trasporto dellenergia. La velocità di risalita del gas va dai pochi cm/s ai diversi km/s.

7 T. Cavattoni - lUniverso età 13,7 miliardi di anni - © Italo Bovolenta editore § 7.2 La struttura del Sole Un viaggio di anni. La fotosfera Rappresenta la superficie del Sole a noi visibile. Ha uno spessore di soli 500 km e una temperatura media di 5800 K. Nella parte più esterna la densità è di 10 –6 g/cm 3. Granulo Corsia intergranulare

8 T. Cavattoni - lUniverso età 13,7 miliardi di anni - © Italo Bovolenta editore § 7.2 La struttura del Sole Un viaggio di anni. La cromosfera È lo strato più interno dellatmosfera solare. Deve il suo nome alla colorazione rossa dovuta allemissione dellidrogeno (Hα). La cromosfera, visibile solo durante uneclissi.

9 T. Cavattoni - lUniverso età 13,7 miliardi di anni - © Italo Bovolenta editore § 7.2 La struttura del Sole Un viaggio di anni. La corona solare È la parte più esterna e rarefatta dellatmosfera solare, con densità che raggiunge i 10 –19 g/cm 3. La temperatura cala da 2·10 6 K (nella parte interna) a 10 5 K. La corona solare, visibile solo durante uneclissi.

10 T. Cavattoni - lUniverso età 13,7 miliardi di anni - © Italo Bovolenta editore § 7.2 La struttura del Sole Oltre latmosfera: il vento solare. Si tratta di particelle espulse dal Sole (principalmente protoni, ma anche nuclei di elio ed elettroni) al ritmo di 2·10 7 kg/s e può raggiungere la velocità di centinaia di km/s. Il vento solare si spinge fino a circa 100 UA. Traiettoria a spirale del vento solare causata dalla rotazione del Sole.

11 T. Cavattoni - lUniverso età 13,7 miliardi di anni - © Italo Bovolenta editore § 7.3 La fonte di energia del Sole La fornace del Sole Tutta lenergia irradiata dal Sole è prodotta nel nucleo dal processo di fusione che trasforma lidrogeno in elio. Quattro protoni vengono fusi in un nucleo di elio-4, producendo un difetto di massa sotto forma di energia. La massa mancante è trasformata in energia in accordo con la famosa equazione di Eistein: E = mc 2 Pur bruciando ogni secondo 4 milioni di tonnellate di idrogeno, il Sole durerà altri 5 miliardi di anni.

12 T. Cavattoni - lUniverso età 13,7 miliardi di anni - © Italo Bovolenta editore § 7.3 La fonte di energia del Sole La catena protone-protone Fase 1 Due nuclei di idrogeno (protoni) si fondono producendo energia, deuterio, un positrone e un neutrino elettronico. Fase 2 Il deuterio si fonde con un protone dando origine allelio-3 e a un fotone gamma. Fase 3 Due nuclei di elio-3 si fondono in elio-4 con la produzione di energia e liberando due protoni.

13 T. Cavattoni - lUniverso età 13,7 miliardi di anni - © Italo Bovolenta editore § 7.4 Lattività del Sole Lattività solare è il complesso di fenomeni riguardanti la dinamica degli strati più esterni del Sole. Le aree interessate dai fenomeni si dicono regioni attive. Le macchie solari sono il principale indicatore di attività sulla superficie del Sole.

14 T. Cavattoni - lUniverso età 13,7 miliardi di anni - © Italo Bovolenta editore § 7.4 Lattività del Sole Le macchie solari Sono sedi di intensi campi magnetici, causa dellespansione del plasma in risalita, con conseguente abbassamento di temperatura. Penombra: circonda lombra (500 K in meno della fotosfera). Ombra: la parte centrale più scura e più fredda (1600 K in meno della fotosfera).

15 T. Cavattoni - lUniverso età 13,7 miliardi di anni - © Italo Bovolenta editore § 7.4 Lattività del Sole Le facole Sono aree più calde (+ 300 K) e più luminose della circostante fotosfera. Sembra che la causa dellinnalzamento della temperatura sia il campo magnetico che comprime il gas aumentandone la temperatura.

16 T. Cavattoni - lUniverso età 13,7 miliardi di anni - © Italo Bovolenta editore § 7.4 Lattività del Sole Gli anelli coronali Sono tubi di campo magnetico allinterno del quale il gas è compresso fino a raggiungere temperature di milioni di gradi. Gli anelli coronali si accompagnano spesso al fenomeno dei brillamenti.

17 T. Cavattoni - lUniverso età 13,7 miliardi di anni - © Italo Bovolenta editore § 7.4 Lattività del Sole I brillamenti Chiamati anche solar flares, sono vere e proprie esplosioni che avvengono a livello della corona. Durante un brillamento, che può durare qualche ora, vengono espulse intense radiazioni e particelle cariche con velocità pari al 70% della velocità della luce.

18 T. Cavattoni - lUniverso età 13,7 miliardi di anni - © Italo Bovolenta editore § 7.4 Lattività del Sole Le protuberanze solari Si tratta di enormi lingue di idrogeno ionizzato (linea Hα), proiettate alla velocità di km/s verso le parti più esterne della corona solare. La temperatura del gas è intorno ai K, inferiore alla circostante atmosfera: se visti sul disco del Sole, le protuberanze appaiono come filamenti più scuri.

19 T. Cavattoni - lUniverso età 13,7 miliardi di anni - © Italo Bovolenta editore § 7.4 Lattività del Sole I filamenti Sono le protuberanze, osservate però sul disco del Sole, rispetto al quale appaiono più scure.

20 T. Cavattoni - lUniverso età 13,7 miliardi di anni - © Italo Bovolenta editore § 7.5 Il ciclo del Sole Lattività del Sole viene misurata da un particolare parametro: il numero di Wolf (R): R = k(10g + f)* Lattività ha un andamento ciclico della durata di 11,1 anni. * k: parametro legato al tipo di telescopio utilizzato; g: n° di gruppi di macchie; f: n° di singole macchie. In questo periodo, noto come minimo di Maunder, sparirono le aurore polari (per 70 anni). La loro ricomparsa creò il panico nella popolazione che ne aveva perso la memoria.

21 T. Cavattoni - lUniverso età 13,7 miliardi di anni - © Italo Bovolenta editore § 7.5 Il ciclo del Sole La farfalla di Maunder Allinizio di ogni ciclo solare le macchie si formano intorno ai 30° di latitudine. Con lavvicinarsi della fine del ciclo, appaiono sempre più prossime allequatore, come illustrato dal diagramma in basso: la farfalla di Maunder. Latitudine delle macchie allinizio del ciclo. Latitudine delle macchie allapprossimarsi del minimo di attività.

22 T. Cavattoni - lUniverso età 13,7 miliardi di anni - © Italo Bovolenta editore § 7.5 Il ciclo del Sole Un nuovo ciclo comporta linversione delle polarità magnetiche delle macchie nei due emisferi. Il Sole ritorna nella stessa situazione solo dopo 22,2 anni: il cosiddetto ciclo di Hale. La farfalla di Maunder Allinizio di ogni ciclo solare le macchie si formano intorno ai 30° di latitudine. Con lavvicinarsi della fine del ciclo, appaiono sempre più prossime allequatore, come illustrato dal diagramma in basso: la farfalla di Maunder.

23 T. Cavattoni - lUniverso età 13,7 miliardi di anni - © Italo Bovolenta editore § 7.5 Il ciclo del Sole La causa del ciclo solare Sembra accertato che la ciclicità dellattività solare sia causata dalla rotazione differenziale del Sole che provoca locali aumenti del campo magnetico con un successivo riarrangiamento del campo solare.

24 T. Cavattoni - lUniverso età 13,7 miliardi di anni - © Italo Bovolenta editore


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