eliosismo universitari

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?
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Identikit del Sole
Sole
(ordini di grandezza)
Terra
•R 700.000 Km
•R 6.000 Km
•M  2 1030 Kg
•M  6 1024 Kg
•Ts  6000 K
•Tamb  300 K
•L  3.8 1026 Joule/s
•in 1 sec 1012 bombe
tipo Hiroshima
•comp.chim.:
•comp.chim.:
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75% di H, 24% di He 35% di Fe, 30% di
O
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
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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).
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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)
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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
Es. 3 modi di oscillazione:
• 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
Es: il rimbalzo
onde restano intrappolate all’interno
di un’onda:
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
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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
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(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 se8 v<<c
Dove si fanno le misure?
•I risultati
piu’precisi
provengono dagli
strumenti posti sul
satellite Soho
(SOlar and
Heliospheric
Observatory
*
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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
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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
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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
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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
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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%,14
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?
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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
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Misura della velocità di rotazione
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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
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