Eliosismologia. Marco Potenza. Planetario di Milano 30 maggio 2006

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1 Eliosismologia Marco Potenza Planetario di Milano 30 maggio 2006

2 Elio-sismologia = studio dei terremoti sul Sole o meglio: Studio del Sole mediante l analisi delle sue oscillazioni Guardiamo da vicino il Sole

3 ATTENZIONE! Osservare il Sole senza protezioni adeguate danneggia irreparabilmente la vista!!

4 Bordo del disco km Macchie solari

5 All esterno della superficie solare c è una regione molto estesa di gas ad alta temperatura: la corona Solare Ma più propriamente il Sole è ciò che sta sotto al superficie: una nube di gas idrogeno incandescente.

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7 La superficie del Sole è molto più interessante di quanto non sembri

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9 L interno del Sole: zona convettiva zona radiativa nucleo km km km

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11 Onde su di una superficie

12 La superficie si increspa: come accade per le onde del mare

13 Effetto Doppler sulle righe spettrali: Si può quindi misurare la velocità di un corpo luminoso da grande distanza: misura dei moti della superficie solare fino a velocità di 1 m/s

14 Le righe di assorbimento del Sole sono circa 1000 volte più larghe dello spostamento da misurare!

15 Oscillazioni della superficie solare in 3 min

16 Eliosismologia: si studia il moto della superficie solare, in ogni posizione tempo velocità

17 Velocità radiale ad un istante Periodo (min) 3 min Ampiezza

18 Come si muove la superficie del Sole Non tutti i moti sono permessi

19 Analogamente alla corda di una chitarra

20 Analogamente alla corda di una chitarra

21 Analogamente alla corda di una chitarra

22 Analogamente alla corda di una chitarra Sono ammesse solamente alcune frequenze (ovvero alcune lunghezze d onda) dette risonanti che corrispondono a onde dette stazionarie Le altre onde non ci possono essere

23 Le onde di profondità si riflettono sulla superficie, e si rifrangono verso l alto a causa della variazione di densità L onda è intrappolata vicino alla superficie, come la corda di chitarra è fissata agli estremi Densità crescente Velocità maggiore Velocità minore

24

25 Permangono solo le onde cosiddette stazionarie che si presentano solo per alcune lunghezze d onda

26 Onde stazionarie latitudinali

27 Periodo (minuti) Anche nel Sole sono ammesse solamente le frequenze (o lunghezze d onda) risonanti. 3 Queste danno informazione sui moti di diverse dimensioni L ampiezza del moto è legata alla velocità della superficie Distanza (km)

28 La composizione dei moti modifica la forma della superficie del Sole secondo funzioni ben note

29 Ogni modo di vibrazione contiene l informazione su regioni diverse dell interno del Sole Rifrazione dell onda (come in un miraggio)

30 Studiando tutti i modi di vibrazione si ricavano informazioni sulla struttura interna del Sole Zona convettiva Zona radiativa

31 Si ricava, ad esempio, la profondità della zona convettiva in base alla velocità di propagazione delle onde nel Sole: dv 2 dr r Oppure la velocità di rotazione delle regioni interne del Sole in funzione della posizione rispetto al centro e della latitudine: v r

32 Global Oscillation Network Group (GONG) del National Solar Observatory

33 Mauna Loa Big Bear Cerro Tololo El Teide Udaipur Udaipur Learmonth

34 Le onde sismiche in superficie trasportano l informazione relativa a tutta la stella

35 Le onde sismiche dei terremoti sulla Terra vengono registrate da diverse stazioni e si ricava la posizione dell epicentro (e anche quella dell ipocentro) Si utilizza una triangolazione in base ai tempi di arrivo dei segnali sismici Ma l eliosismologia è molto più raffinata della sismologia!

36 In linea di principio, misurando bene le onde sull acqua in una posizione sola, è possibile risalire alla posizione in cui sono state generate

37 In linea di principio, misurando le onde sull acqua in una posizione sola, è possibile risalire alla posizione in cui sono state generate

38 Grazie alle proprietà delle onde, questa ricostruzione è possibile anche se vi sono più punti sorgente oppure se il punto sorgente ha una forma complicata: Procedimento Olografico

39 Grazie alle proprietà delle onde, questa ricostruzione è possibile anche se vi sono più punti sorgente oppure se il punto sorgente ha una forma complicata: Procedimento Olografico

40 Olo-Eliosismologia: Osservazione in tempo (quasi) reale della faccia opposta del Sole!

41 Studio dell evoluzione di tutte le macchie nel tempo

42 Questi sono i risultati dopo poco più di un decennio di esistenza dell eliosismologia. Nei prossimi anni gli strumenti esistenti e quelli futuri forniranno dati sempre più accurati sulla nostra stella.

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