Il Sole: struttura e produzione di energia

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1 Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) Osservatorio Astrofisico di Catania Università degli Studi di Catania Dipartimento di Fisica e Astronomia XVI Settimana della Cultura Scientifica e Tecnologica - 19 Marzo 2006 Il Sole: struttura e produzione di energia Presentazione a cura di: G. Cutispoto, V. Battiato, C. De Martino, S. Guglielmino, G. Leto, I. Pagano, D. Spadaro, G. Strazzulla, F. Zuccarello

2 Il Sole Il Sole è una stella con diametro di km ed è dotata di un sistema planetario Composizione Chimica: 73% : Idrogeno 25% : Elio 2% : altri elementi Soltanto l atmosfera solare (un sottile e tenue guscio di gas che circonda il Sole) è osservabile direttamente I diversi strati atmosferici (dall interno verso l esterno) sono denominati: Fotosfera, Cromosfera e Corona

3 Il Sole e la Terra Il diametro del Sole è 109 volte il diametro della Terra Sole Terra La rotazione del Sole è più veloce all equatore (~26 giorni) più lenta in prossimità dei poli (~36 giorni) Diametro del Sole = km Gruppo di macchie Distanza media Sole Terra = km

4 La Fotosfera La fotosfera è la regione che emette la maggior parte della radiazione visibile, la sua temperatura è di circa 5780 K. Le strutture più appariscenti della fotosfera sono le macchie Ombra Penombra Le macchie si presentano sempre in coppia o in gruppi ( regioni attive ) Hanno tempi di vita compresi fra 1-2 giorni e 2 mesi Le macchie sono generate dal campo magnetico del Sole, la loro temperatura è compresa tra 3800 K (ombra) e 4800 K (penombra)

5 Buco coronale La Cromosfera E una sottile regione (circa km) al di sopra della fotosfera, la sua temperatura è di circa K. Le strutture più evidenti sono le protuberanze, formate da gas con temperatura di circa K, e le facole Per osservare la cromosfera occorre utilizzare dei filtri per bloccare la luce, molto più intensa, della fotosfera La Corona E la regione più esterna del Sole. Si estende per milioni di km e la sua temperatura massima è di circa K. Le strutture più evidenti sono le regioni brillanti e i buchi coronali. Emette in prevalenza radiazione ultravioletta e Raggi X. Dalla Terra è possibile osservarla solo durante le eclissi totali o con i coronografi ; dallo spazio è osservabile senza limitazioni

6 Il Ciclo Solare Il numero di macchie visibili in fotosfera segue un ciclo della durata di circa 11 anni km Massimo di attività Minimo di attività

7 Il ruolo del Campo Magnetico I gruppi di macchie si formano in Fotosfera, in corrispondenza delle regioni dove il campo magnetico emerge loop Corona Sopra le macchie, dalla Cromosfera fino alla Corona, si formano delle strutture ad arco, i loop (al cui interno si possono trovare le protuberanze) Cromosfera Fotosfera macchie Linee di forza del campo magnetico

8 Fotosfera e Cromosfera (29 Marzo 2001) In Fotosfera le regioni attive appaiono scure, in Cromosfera e in Corona appaiono invece come zone più brillanti

9 Attività della Corona solare Immagini del Sole in raggi X ottenute dal satellite Yohkoh (Giappone USA UK) dal 1992 al 1999 Minimo di attività Massimo di attività

10 La struttura interna del Sole Nucleo Zona convettiva Zona Radiativa La temperatura del Sole aumenta nel suo interno Il nucleo ha una temperatura di circa K Il Sole produce energia nel nucleo tramite reazioni di fusione nucleare Nel nucleo del Sole l Idrogeno si trasforma in Elio

11 La fusione dell Idrogeno Quattro atomi di Idrogeno formano un atomo di Elio (catena protone-protone) La massa di quattro atomi di Idrogeno è maggiore di quella di un atomo di Elio. La massa mancante si trasforma in energia: E = Dm c2 Energia prodotta dal Sole Ogni secondo il Sole produce Joule (è l energia che sarebbe prodotta in un anno da 2,5 miliardi delle più grandi centrali elettriche costruite dell uomo) Ogni secondo all interno del Sole 564,5 milioni di tonnellate di idrogeno vengono convertite in 560 milioni di tonnellate di elio

12 Quindi ogni secondo all interno del Sole scompaiono 4,5 milioni di tonnellate di materia Una moderna nave da crociera stazza circa tonnellate Ogni secondo nel nucleo del Sole scompare l equivalente in massa di 45 di queste navi Il Sole produce energia da circa 5 miliardi di anni e ha nel nucleo idrogeno sufficiente per mantenere le reazioni di fusione per altri 5 miliardi di anni Alcune delle immagini contenute in questa dispensa sono state copiate da siti web pubblici: si ringraziano in particolare la NASA (National Aereonautics and Space Administration), l ESA (European Space Agency), l ESO (European Southern Observatory) e il NOAO (National Optic Astronomical Observatory) per averne permesso la riproduzione. Attività divulgative dell Osservatorio Astrofisico di Catania: