O sol
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O Sol. R. Boczko IAG-USP. 02 06 06. Sol. Massa 1,9891 x 10 27 ton. Observação na região visível do espectro. Raio 696 mil km. Luminosidade 3,845 x 10 26 W ~4 septilhões de lâmpadas de 100 W. Sistema Solar. Plu. Mer. Ter. Vên. Mar. Ura. Net. Sat. Júp.

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O Sol

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- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


O sol

O Sol

R. Boczko

IAG-USP

02

06

06


O sol

Sol

Massa

1,9891 x 1027 ton

Observação

na região

visível do

espectro

Raio

696 mil km

Luminosidade

3,845 x 1026 W

~4 septilhões de lâmpadas de 100 W


Sistema solar

Sistema Solar

Plu

Mer

Ter

Vên

Mar

Ura

Net

Sat

Júp

Raio Solar = 109 Raios Terrestres


Forma o do universo e forma o do sol

Big-Bang

Formação

do Sol

Sol

Atual

4,6 bi

10 bilhões de anos

Cosmogonia

Cosmologia

Formação do Universoe formação do Sol


Fases da forma o e da vida do sol

Fases da formação e da vida do Sol

Pré-

seqüência

principal

Estágios

finais

T

Tauri

Anã

Branca

Proto-Sol

Seqüência principal

Hoje

Gigante

vermelha

Nasceu

o Sol!


Estrutura do sol

Estrutura do Sol

Coroa

Zona de transição

Cromosfera

Fotosfera

Interior Solar


Interior do sol

Interior do Sol


Evolu o do raio da temperatura e da luminosidade do sol

Evolução do Raio, da Temperatura e da Luminosidade do Sol

TEefetiva [K]

R/Rs L/Ls

1,0

5800

5750

Raio

0,9

5700

Temperatura

Hoje

5650

0,8

Luminosidade

5600

0,7

Bilhões

de anos

0

1

2

3

4

5


Estrutura do sol1

Estrutura do Sol

Coroa

Zona de transição

Cromosfera

Fotosfera

Interior Solar


Temperatura nas camadas do sol

Temperatura nas camadas do Sol

Atmosfera do Sol

15 M

Interior do Sol

Coroa

Região de

transição

Temperatura [K]

Fotosfera

E

F

K

Cromosfera

Condução

Irradiação

Convecção

2 M

Superfície

Centro

25.000

4.200

R/Rsol

0

0,3

0,7

1,0

2.000 km

700.000 km

500 km

10.000 km


Densidade nas camadas do sol

Densidade nas camadas do Sol

Densidade do ar nas CNPT = 0,001293 g/cm3

3

2

1

(água) 0

-1

-2

(ar) -3

-4

-5

-6

-7

-8

-9

-10

-11

-12

-13

-14

-15

-16

Atmosfera do Sol

Interior do Sol

Coroa

Região de

transição

Densidade 10Y [g/cm3]

Fotosfera

E

F

K

Cromosfera

Condução

Convecção

Irradiação

Superfície

Centro

R/Rsol

0

0,3

0,7

1,0

2.000 km

700.000 km

500 km

10.000 km


Interior do sol1

Interior do Sol

Coroa

Zona de transição

Cromosfera

Fotosfera

Interior Solar


A estrela sol

Fotosfera

Condução

Radiação

Convecção

A estrela Sol

Temperatura

5.770 K

Composição (massa)

H = 73,0%

He = 24,5%

Outros = 02,5%


Propaga o do calor por condu o

(

)

(

)

(

)

Sólidos

Propagação do calor por Condução


Propaga o de calor por convec o

Fluidos

Propagação de calor por Convecção


Propaga o de calor por irradia o

Fóton

Qualquer meio

Propagação de calor por Irradiação


Camadas do interior do sol

Camadas do interior do sol

Fotosfera

Superfície

do Sol

Região de

convecção

Região de

irradiação

Região de

condução

0

0,3

0,7

1,0 R


Rea es de nucleoss ntese solar

Reações de nucleossíntese solar


Fus o do hidrog nio

p

p

p

p

Pósitron

Pósitron

Neutrino

Neutrino

p

p

D

D

g

g

He3

He3

p

p

He4

Fusão do hidrogênio


Para onde foi a massa faltante

p

p

p

p

Pósitron

Pósitron

Neutrino

Neutrino

p

p

D

D

g

g

He3

He3

p

p

p

p

m = 99,3%

m = 100%

p

p

He4

He4

Para onde foi a massa faltante?


Rela o entre massa e energia

E

Relação entre massa e energia

m

E = m c2

c = velocidade da luz no vácuo


Representa o de um elemento qu mico x

P

Z

P = Número de Massa = Z + Nêutrons

Z = Número de Prótons

Representação de um elemento químico X

X


Cadeia pr ton pr ton gerando he

69%

31%

32He + 32He --> 42He + 2 11H

32He + 42He --> 74Be + g

99,7%

0,3%

74Be + e- --> 73Li + n

73Li + 11H --> 2 42He

74Be + 11H --> 85B + g

85B --> 84Be + e+ + n

84Be --> 2 42He

Cadeia próton-próton gerando He

11H + 11H --> 21H + e+ + n

21H + 11H --> 32He + g


Livre caminho m dio dos f tons na camada radiativa

Livre caminho médio dos fótons na camada radiativa

Região

radiativa

Partícula

Núcleo

Fóton

Alguns centímetros

Tempo entre a geração do fóton no núcleo e sua saída pela fotosfera:

milhões de anos

Absorção

e

Re-emissão


Problema dos neutrinos

Neutrino transformando Cloro em Argônio

3717Cl +   3718Ar + e -

Neutrino

Solo

1,5 km

Caverna

Tanque com 500 mil litros

de percloroetileno

(detergente de cozinha)

2,2 x 1030 átomos

Problema dos neutrinos

Predição teórica:

1 Argônio produzido por dia

Resultado experimental:

1 Argônio produzido a cada 3 dias

  • Conclusão:

  • Experimento ineficiente

  • e / ou

  • Modelo teórico do Sol errado


Dados do interior do sol

Dados do interior do Sol


Distribui o da massa

Distribuição da massa

Massa [%Msolar]

100

90

80

70

60

50

Centro

Superfície

40

30

20

10

00

R/Rsol

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0


Densidade solar

180

160

140

120

100

80

60

40

20

00

Densidade solar

Densidade [g/cm3]

Centro

Superfície

R/Rsol

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0


Press o no interior solar

Pressão no interior solar

Pressão

[Bilhões de atm]

250

200

150

Centro

Superfície

100

50

00

R/Rsol

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0


Temperatura no interior solar

Temperatura no interior solar

Temperatura

Milhões de [K]

16

14

12

10

8

6

4

Superfície

2

Centro

00

R/Rsol

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0


Luminosidade solar

Luminosidade solar

Luminosidade [%Lsolar]

100

90

80

70

60

50

Centro

Superfície

40

30

20

10

00

R/Rsol

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0


Gera o de energia no sol

Geração de energia no Sol

dL / dr

(1023 erg/s/cm)

5

4

3

Centro

Superfície

2

1

0

R/Rsol

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0


Composi o qu mica do sol

Composição química do Sol

Massa [%]

100

90

80

H

70

He

60

50

40

30

H

He

20

Superfície

10

Centro

O C N Ne Si Fe

00

R/Rsol

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0


Mudan as na composi o qu mica do sol

Composição atual de Hidrogênio

Composição atual de Hélio

Mudanças na composição química do Sol

100%

Composição inicial de Hidrogênio

75

50

25

Composição inicial de Hélio

O C N Ne Si Fe

0 %

Centro

Superfície


Processos na camada convectiva

Possibilita a formação de H-

p+ + 2e- H -

Os H0 e os H- absorvem, fortemente os fótons, dificultando sua saída para fora da camada convectiva:

H0 + - H +

H0 + - H0 excitado

H - + - H 0

H - + - H - excitado

Processos na camada convectiva

Devido à baixa temperatura:

Favorecimento da recombinação do próton com o elétron

p+ + e - H0


Fotosfera do sol

Fotosfera do Sol

Coroa

Zona de transição

Cromosfera

Fotosfera

1 H- para cada 107 H0

6.500 K

4.200 K

Interior Solar

Base da Fotosfera=2x10-4 Ar nas CNPT

10-3B da F

500 km


Espessura ptica

Espessura óptica (  )

Neblina

Opaco

 > 1

 = 1

Transparente

 < 1


Defini o da fotosfera

Definição da fotosfera

 = Espessura óptica

Base interna da fotosfera

Transparente

 < 1

 = 1

 > 1

Opaco

Aproximação de Eddington:

TEfetiva = T( = 2/3) = 5.770 K

(Para =5.000 Ä)


Limbo escuro

Limbo escuro

Maior espessura óptica

Maior perda de luz

Região menos brilhante

Interior

do Sol

Visão do Sol

Menor espessura óptica

Menor perda de luz

Região mais brilhante

Fotosfera


Superf cie do sol

Superfície do Sol


Convec o abaixo da fotosfera

Quente

Frio

Frio

Quente

Quente

Frio

Frio

Fotosfera

Superfície

do Sol

Região de

convecção

Região de

irradiação

Região de

condução

Convecção abaixo da fotosfera


Estrutura alveolar do sol

Estrutura Alveolar do Sol

  • Regiões Claras

    • Subida de gás quente

  • Regiões Escuras

    • Descida de gás frio

Diâmetro típico de

um alvéolo:

1000 km

Vida de um alvéolo:

5 a 10 minutos


Forma o de uma mancha solar

Frio

Frio

Quente

Frio

Quente

Frio

Frio

Fotosfera

Campo magnético muito intenso

Superfície

do Sol

Região de

convecção

Região de

irradiação

Região de

condução

Formação de uma mancha solar


Manchas solares

Manchas solares

Observação

na região

visível do

espectro


Manchas solares1

Manchas Solares


Manchas solares2

Manchas solares


Erup o solar

Frio

Frio

Quente

Frio

Quente

Frio

Frio

Fotosfera

Campo magnético muito intenso

Superfície

do Sol

Região de

convecção

Região de

irradiação

Região de

condução

Erupção solar


Seq ncia de uma erup o solar

Seqüência de uma Erupção Solar

Grande erupção solar atingindo uma altura de 28 raios terrestres


Limbo do sol

Limbo do Sol


Cromosfera do sol

Espículos

Cromosfera do Sol

7.000

km

SG

Coroa

Brilho:

10-4 do brilho da fotosfera

Ondas rádio de  = 10 cm

Zona de transição

Cromosfera

Fotosfera

Super-granulação

30.000 km

Vida de ~12h

4.400 K

25.000 K

Interior Solar

Base da Fotosfera=2x10-4 Ar nas CNPT

10-6B da F

2.000 km

10-3B da F


Linhas da cromosfera

Contínuo

n=

Linhas da Cromosfera

n=6

Ld

Hd

n=5

Hg

Lg

Aparecem as linhas:

Ha do Hidrogênio (Balmer)

H do Ca II (3968 Ä)

K do Ca II (3933 Ä)

He II

Fe II

Si II

Cr II

n=4

Hb

Lb

Pb

Pg

Pd

n=3

Ha

Pa

La

Ba

n=2

Bb

Paschen

Bg

Balmer

Bd

Brackett

n=1

Fa

Lyman

Fb

Transição ressonante

Fg

Pfund

Fd

Núcleo

Estado

fundamental

Nível limite

externo


Zona de transi o do sol

Zona de Transição do Sol

Coroa

Zona de transição

Só é visível no UV fora da atmosfera da Terra

Cromosfera

Fotosfera

25.000 K

2.000.000 K

Interior Solar

10-6B da F

10.000 km

10-6B da F


Coroa do sol

Coroa do Sol

Coroa

H-

Zona de transição

Cromosfera

Fotosfera

Fe XIV

Interior Solar


Utilidade de um eclipse solar total

Utilidade de um eclipse solar total


Para que observar o sol durante o eclipse total

Sol eclipsado totalmente

Coroa Solar

Lua

Cromosfera

Para que observar o Sol durante o eclipse total?

Sol não eclipsado

Fotosfera

do Sol


Camadas da coroa solar

Camadas da Coroa Solar

Atmosfera do Sol

15 M

Interior do Sol

Coroa

Região de

transição

Temperatura [K]

Fotosfera

Cromosfera

E

F

K

Condução

Irradiação

Convecção

2 M

Superfície

Centro

25.000

4.200

R/Rsol

0

0,3

0,7

1,0

2.000 km

700.000 km

500 km

10.000 km


Camada k da coroa solar

Camada K da coroa Solar

Luz da fotosfera refletida pelos e-

Garrafa magnética (brilhante)

Brilho:

10-9 do brilho da fotosfera

E

K

F

Sol

Buraco coronal

Campos

magnéticos

Emite em rádio com  = ~1 m

e em raio X

com  entre 3 e 60 A


Camada e da coroa solar

Camada E da coroa Solar

Fe X

Ca XV

Fe XIV

E

K

F

Sol

Emissão de raios X


Camada f da coroa solar

Camada F da coroa Solar

Luz fotosférica refletida

por poeira zodiacal

(1 a 10 mícrons)

E

K

F

Sol

Não há grãos pois a alta temperatura os vaporiza

Existem grãos além a camada F

4 RSolares


Vento solar

Vento Solar


Vento solar1

Elétrons

Radiação (luz)

Sol

Prótons

Radiação (calor)

Partículas Alfa

(núcleos de Hélio)

Vento Solar

Perda de massa pelo vento solar = 1 milhão de ton por segundo


Intera o do sol com a terra

Partícula

alfa

Próton

Nêutron

Elétron

Aurora

boreal

++

(dias)

n0

(horas)

p+

(horas)

e-

(horas)

Interação entre carga e campo magnético

B

q

Aurora

austral

Interação do Sol com a Terra

Luz

08m15s

Campo

magnético

terrestre


Aurora polar

Aurora polar


Vento solar2

Vento Solar

Cauda ionizada

(assoprada pelo vento solar)

Cauda de poeira

Cometa

Terra

Sol

Órbita

de Plutão

v = 500 a 700 km/s

3 a 4

e-/cm3

T = 100.000 a 200.000 K

Vento solar

Vento solar

Plutão


Ciclo solar

Ciclo Solar


Ciclo solar de 11 anos

Máxima atividade

Mínima atividade

Ciclo solar de 11 anos

Número de manchas

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Máximo

Máximo

Mínimo

Mínimo

anos

0 11 22 33 44 55 66 77 88


Deslocamento das manchas

0

4

7

10

11 anos

Latitude

solar

450

30

15

00

-15

-30

-450

Equador

anos

0 11 22 33 44 55 66 77 88

Deslocamento das manchas


Ciclo de 11 anos da atividade solar

Ciclo de 11 anos da atividade solar


Atividade solar

Atividade Solar


Rota o do sol

Rotação do Sol

Massa do Sol = 99,866% Massa Sistema Solar

Momento angular do Sol = 1% Momento angular dos planetas

Eixo de

rotação

PNE

Equador

Solar

Plano da

eclíptica

  • Período de rotação

  • Pólo Norte~ 37 dias

  • Equador~ 26

  • Pólo Sul~ 37

PSE

070 15‘


Rota o diferencial do sol

26 dias

Rotação diferencial do Sol

37 dias

Equador

Eixo de

rotação


Evolu o dos campos magn ticos no sol

Norte

Resultante sobre um ímã por causa de dois adjacentes

Sul

Evolução dos campos magnéticos no Sol


Despreendimento das linhas de campo

Despreendimento das linhas de campo


Erup o solar1

Erupção Solar

Alça

400 mil km


Par de manchas solares

Par de manchas solares


Esquema geral da estrutura do sol

Esquema geral da estrutura do Sol


Estrutura do sol2

Estruturado Sol

Coroa

Mancha

solar

Zona

condutiva

Erupção

solar

Zona

radiativa

Zona

convectiva


Observa es solares com sondas

Observações Solares com Sondas


Soho solar and heliospheric observatory

SOHOSolar and Heliospheric Observatory


Elementos da superf cie solar

Elementos da superfície solar


O sol

Fim


Leis de kirchhoff da forma o de linhas espectrais

Leis de Kirchhoff da formação de linhas espectrais


O sol

Sol


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