I terremoti nel sole: l’eliosimologia Identikit del sole La struttura interna del sole La struttura interna della terra e la sismologia I “terremoti”sul sole Che cosa si impara dall’eliosismologia? Che cosa facciamo a Ferrara?

Identikit del Sole (ordini di grandezza) R »700.000 Km M » 2 1030 Kg Ts » 6000 K L » 3.8 1026 Joule/s comp.chim.: 75% di H, 24% di He Terra R »6.000 Km M » 6 1024 Kg Tamb » 300 K in 1 sec 1012 bombe tipo Hiroshima comp.chim.: 35% di Fe, 30% di O

reazioni di fusione nucleare: Struttura del Sole Nucleo (0-0.1 )R: reazioni di fusione nucleare: in 1 sec 700.000.000 di ton di H sono convertite in He, liberando energia Zona radiativa (0.1-0.7)R l’energia e’ trasportata dai fotoni, cioè dalla rad. e.m. Zona convettiva (0.7-1) R l’energia e’ trasportata dalla convezione, cioè dalla materia ATTENZIONE ! Il sole e’ opaco alla radiazione. La luce che arriva a noi proviene dalla superficie (fotosfera) e non direttamente dal centro

Struttura della terra Anche nell’interno della terra si distinguono zone diverse: il nucleo, il mantello, la crosta. L’interno della terra viene studiato grazie ai terremoti. Si misura il ritardo con cui arrivano le onde riflesse dai vari strati e se ne ricava la velocità del suono nei vari strati (sismologia).

I “terremoti”sul sole Nel sole viene prodotta una enorme quantità di energia. Una frazione di questa viene trasformata in onde di pressione della materia all’interno del sole. Queste onde arrivano fino alla superficie e la fanno vibrare. Dalle vibrazioni superficiali del sole si può ricostruire la velocità delle onde all’interno (Eliosismologia)

Eliosismologia: il sole come un immenso organo a canne 1960: si e` osservato che zone estese della superficie solare oscillano: T=5 min, v=100m/s 1975: il sole e` pervaso da milioni di piccoli moti oscillatori, ognuno dei quali possiede una configurazione spaziale ed un periodo ben definiti, di ampiezza pari a circa 1/104 R I moti convettivi all’interno del sole, generano onde “acustiche”. Queste onde restano intrappolate all’interno del sole, come le onde sonore sono intrappolate nella canna di un organo. La propagazione di queste onde fa oscillare gli strati superficiali del sole Es. 3 modi di oscillazione: Es: il rimbalzo di un’onda:

L’effetto Doppler longitudinale La frequenza del suono emesso da una sorgente dipende dalla velocità di questa (Effetto Doppler) n = no( 1 + V// /Vonda) se la sorgente si avvicina (V// > 0) il suono è piu’ acuto se la sorgente si allontana (V// < 0) il suono è più grave perché se il moto e’ ortogonale, il suono non cambia (effetto longitudinale)

L’effetto Doppler e.m. Lo stesso effetto si ha anche per le onde elettromagnetiche* Cosi’ la frequenza della luce emessa dalla fotosfera dipende dal modo in cui questa sta vibrando Questo e’il metodo usato per lo studio dell’interno solare mediante l’ eliosismologia *per le onde e.m. cé’anche un effetto “trasfersale, trascurabile se v<<c

Dove si fanno le misure? I risultati piu’precisi provengono dagli strumenti posti sul satellite Soho (SOlar and Heliospheric Observatory *

Cosa si misura? Si ricava lo “spettro” delle frequenze di oscillazione Per un fissato valore di l si ha un numero discreto di frequenze di oscillazione

Che cosa si impara? In particolare si determinano: L’andamento della velocità del suono Inizio della zona convettiva Abbondanza in massa di He alla superficie La rotazione dell’interno solare

L’andamento della velocità del suono -sole : v=100 Km/s terra: v=8 Km/s -si ricostruisce u con precisioni dell’ordine di 10-3 -una conoscenza accurata dell’interno del sole -Nota: nel sole la velocità del suono è continua, nella terra è discontinuia

Transizione fra convezione e radiazione La velocita’del suono e’ continua,ma la sua derivata e’discontinua nella zona di transizione Rb = 0.711+-0.001 Ro

Abbondanza in massa di He alla superficie Si ricava che sulla superficie del sole l’abbondanza in massa di 4He e’ Y= 0.249 +- 0.004 l’Abbondanza di 4He primordiale e’ 0.23-0.24 Sulla terra gli elementi piu’ abbondanti in massa sono Ferro 35%, ossigeno 30%, silicio 15%

Rotazione del sole La superficie del sole ha una rotazione non uniforme La velocita’ angolare dipende dalla latitudine Il periodo e’di 24 giorni all’equatore e 30 ai poli Come ruota l’interno del sole?

Come ruota il sole all’interno ? L’elisosimologia dimostra che l’interno del sole ha una velocita`angolare uniforme La rotazione diventa differenziale sopra la zona convettiva

Misura della velocità di rotazione

Cosa facciamo a Ferrara ? Costruiamo dei “modelli solari”e li confrontiamo con i risultati della eliosismologia Da questo confronto, ricaviamo informazioni sull’andamento delle reazioni nucleari all’interno del sole e sulla produzione dei neutrini