Sol

ifuspescola 3,627 views 97 slides Feb 28, 2011
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About This Presentation

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Slide Content

R. Boczko
IAG-USPIAG-USP
13
01
11
Sol

22
Tamanho
do Sol
comparado
a outras
estrelas
Sol

33
Sol
Abundância do elemento
Elemento Por número Por massa
de átomos total
H 91,2 % 71,0 %
He 08,7 27,1
O, C, N, Si, Mn,
Ne, Fe, S etc.00,1 01,9

44
Sol
Observação
na região
visível do
espectro
Luminosidade
3,845 x 10
26
W
~4 septilhões de lâmpadas de 100 W
Raio
696 mil km
Massa
1,9891 x 10
27
ton
Visão da
fotosfera
Terra
(em escala)
Distância
(sem escala)

55
Superfície do Sol

66
Sol e Planetas
Raio Solar = 109 Raios Terrestres
Mer
VênMar
Ter
Júp
Sat
Ura Net
Plu

77
Formação do Universo
e formação do Sol
Formação
do Sol
10 bilhões de anos 4,6 bi
Cosmogonia
Cosmologia
Sol
Atual
Big-Bang

88
Evolução do Raio, da Temperatura e
da Luminosidade do Sol
00 5522 33 4411
1,0
0,9
0,8
0,7
Hoje
5800
5750
5700
5650
5600
TE
efetiva
[K]R/R
s
L/L
s
Raio
Temperatura
Luminosidade
BilhõesBilhões
de anosde anos
Origem

99
Evolução das temperaturas
médias na Terra
30
25
20
40
35
Temperatura média da atmosfera (
o
C)
0100200300400500600
Milhões de
anos atrás
Hoje
30
25
20
0
C
40
0
C
35
Glaciação
Glaciação
Glaciação

1010
Variações na temperatura
ambiental da Terra
50
30
10
100
90
70
0
Temperatura média da atmosfera (
o
C)
210-1-2-3-4
Bilhões
de anosHoje

1111
Variações na quantidade de
gás carbônico na Terra
200
300
100
0
210-1-2-3-4
Bilhões
de anosHoje
Teor de CO
2 (

[ppm])
Limite mínimo
para sustentar
a fotossíntese
Öppm

1212
Estrutura básica do Sol
Fotosfera
Interior
Solar
Atmosfera solar

1313
Estrutura mais fina do Sol
Coroa
Zona de transição
Cromosfera
Fotosfera
Camada de
convecção
Camada de
irradiação
Camada de
condução

1414
Temperatura nas camadas do Sol
00
15 M
Temperatura [K]
4.200
2 M
25.000
0,70,7 1,01,00,30,3
R/R
sol
Centro
Fotosfera Fotosfera
Cromosfera
Região de transição
CoroaCoroa
Superfície
Interior do Sol
Atmosfera do Sol
Condução
Irradiação
Convecção
500 km
2.000 km
10.000 km
700.000 km
KEF

1515
Densidade das camadas do Sol
Coroa
Zona de transição
Cromosfera
Fotosfera
Camada de
convecção
Camada de
irradiação
Camada
de condução
150
15
0,15
2x10
-7
5x10
-9
2x10
-13
2x10
-15
g/cm
3
Densidades [g/cm
3]
Atmosfera
da Terra0,001
Água 1
Ferro 7,9
Chumbo 11,3
Mercúrio13,6
Ouro 19,3
Irídio 22,5

1616
Interior do Sol

1717
Interior do Sol
Coroa
Zona de transição
Cromosfera
Fotosfera
Interior Solar

1818
A estrela Sol
Condução
Radiação
Convecção
Composição
Superficial (massa)
H = 73,0%
He = 24,5%
Outros = 02,5%
Fotosfera
Temperatura
5.770 K
Transporte de energia

1919
Propagação do calor por
Condução
)( ) )((
Sólidos ou fluidos
de alta densidade

2020
Propagação de calor
por Convecção
Fluidos

2121
Propagação de calor
por Irradiação
Qualquer meio
Fóton

2222
Camadas do interior do sol
Região de
convecção
Fotosfera
Superfície do Sol
Região de
condução
Região de
irradiação
0 0,3 0,7 1,0 R

2323
Reações de
nucleossíntese solar

2424
Fusão do
hidrogênio
p p
D
Neutrino
Pósitron
p
He
3
g
p p
p
D
He
3
g
Neutrino
Pósitron
p
He
4ppp
m = 100% m = 99,3%
p p
He
4
Para onde foi a massa faltante?

2525
Relação entre massa e Relação entre massa e
energiaenergia
m EE
E = m c
2

c = velocidade da luz no vácuo

2626
Representação de um
elemento químico X
X
Z = Número de Prótons
Z
P = Número de Massa = Z + Nêutrons
P
+
+ +
+
±
±
±
Núcleo

2727
Cadeia próton-próton gerando He
1
1
H +
1
1
H ®
2
1
H + e
+
+ n
2
1
H +
1
1
H ®
3
2
He + g
3
2
He +
3
2
He ®
4
2
He + 2
1
1
H
3
2
He +
4
2
He ®
7
4
Be + g
69%
31%

7
4
Be + e
-
®
7
3
Li + n
7
3
Li +
1
1
H ® 2
4
2
He
7
4
Be +
1
1
H ®
8
5
B + g
8
5
B ®
8
4
Be + e
+
+ n
8
4
Be ® 2
4
2
He
99,7%
0,3%

2828
Livre caminho médio dos Livre caminho médio dos
fótons na camada radiativafótons na camada radiativa
Partícula
Fóton
Absorção
e
Re-emissão
Alguns
centímetros
Tempo entre a geração
do fóton no núcleo e
sua saída pela
fotosfera:
milhões de anos
Núcleo
Região
radiativa

2929
Dados do
interior do Sol

3030
Densidade solar
00 1,01,00,40,4 0,60,6 0,80,80,20,2 0,90,90,30,3 0,50,5 0,70,70,10,1 R/R
sol
Superfície
Centro
Densidade [g/cm
3
]
180
120
160
140
100
40
80
60
20
00

3131
Pressão no interior solar
00 1,01,00,40,4 0,60,6 0,80,80,20,2 0,90,90,30,3 0,50,5 0,70,70,10,1 R/R
sol
Superfície
Centro
Pressão
[Bilhões de atm]
250
200
150
100
50
00

3232
Temperatura no interior solar
00 1,01,00,40,4 0,60,6 0,80,80,20,2
16
10
Temperatura
Milhões de [K]
14
12
8
2
6
4
00
0,90,90,30,3 0,50,5 0,70,70,10,1 R/R
sol
SuperfícieCentro

3333
Geração de energia no Sol
00 1,01,00,40,4 0,60,6 0,80,80,20,2 0,90,90,30,3 0,50,5 0,70,70,10,1 R/R
sol
Superfície
Centro
5
dL / dr
(10
23
erg/s/cm)
4
3
2
1
0

3434
Composição química do Sol
00 1,01,00,40,4 0,60,6 0,80,80,20,2
100
70
Massa [%]
90
80
60
30
50
40
20
10
00
0,90,90,30,3 0,50,5 0,70,70,10,1 R/R
sol
O C N Ne Si Fe
H
He
He
H
SuperfícieCentro

3535
Mudanças na composição
química do Sol
100%
75
50
25
0 %
Centro Superfície
Composição inicial de Hidrogênio
Composição inicial de Hélio
O C N Ne Si Fe
Composição atual de Hélio
Composição atual de Hidrogênio

3636
Espectro solar
(empilhado)
Ý Infravermelho
Ultravioleta ß

3737
Superfície
do Sol

3838
Fotosfera do Sol
Coroa
Zona de transição
Cromosfera
Fotosfera
Interior Solar
500 km
m
Base da Fotosfera
=2x10
-4
m
Ar nas CNPT
10
-3
m
B da F
6.500 K
4.200 K
1 H
-
para cada 10
7
H
0

3939
Fotosfera
do Sol

4040
Espessura óptica ( t )
Neblina
Transparente
t < 1
Opaco
t >
1 t = 1

4141
Definição da fotosfera
Transparente
t < 1
t > 1
Opaco
t = 1
t = Espessura óptica
Base
interna da
fotosfera
Aproximação de Eddington:
T
Efetiva
= T
(t = 2/3)
= 5.770 K
(Para l=5.000 Ä)

4242
Número atômico = Número de prótons no núcleo do elemento químico

Abundância elementar com relação ao Silício
Si

1
Composição química
do Sol

4343
Convecção abaixo da fotosfera
Região de
convecção
Fotosfera
Quente Quente
Frio
Frio
Quente Quente
Frio
Quente Quente
Frio
Superfície do Sol
Região de
condução
Região de
irradiação
“Superfície craterada”
do Sol

4444
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

4545
Cíclotron
v
mq
B
R
B (campo magnético)
Ä
v
Visão lateral
Visão superior
R = m.v / ( q.B )R = m.v / ( q.B )
v
mq
R
F

4646
Formação de uma mancha solar
Região de
convecção
Fotosfera
Frio
Frio
Frio
Quente Quente
Frio
Quente Quente
Frio
Superfície do Sol
Campo Campo
magnético magnético
muito muito
intensointenso
Região de
irradiação
Região de
condução

4747
Mancha solar

4848
Manchas solares
Observação
na região
visível do
espectro

4949
Manchas
Solares

5050
Manchas
Solares

5151
Manchas
solares

5252
Efeito Zeemann numa mancha solar
Desdobramento das
linhas espectrais
G. E. HaleG. E. Hale
(1868-1938)(1868-1938)

5353
Erupção solar
Região de
convecção
Fotosfera
Frio
Frio
Frio
Quente Quente
Frio
Quente Quente
Frio
Superfície do Sol
Campo
magnético
muito intenso
Região de
irradiação
Região de
condução

5454
Seqüência de uma Erupção Solar
Grande erupção solar atingindo uma altura de 28 raios
terrestres

5555
Proeminências no limbo solar

5656
Atmosfera
do Sol

5757
Cromosfera do Sol
(esfera colorida)
Coroa
Zona de transição
Cromosfera
Fotosfera
Interior Solar
2.000 km
m
Base da Fotosfera
= 2x10
-4
m
Ar nas CNPT
10
-3
m
B da F
10
-6
m
B da F
Super-granulação
30.000 km
Vida de ~12
h
Espículos
7.000
km
Ondas rádio
de l = 10 cm
4.400 K
25.000 K
Brilho:
10
-4
do brilho
da fotosfera
SG

5858
Cromosfera
do Sol

5959
Espículos e
Super grânulos

6060
Zona de Transição do Sol
Coroa
Zona de transiçãoZona de transição
Cromosfera
Fotosfera
Interior Solar
10
-6
m
B da F
10
-6
m
B da F 10.000 km
Só é visível no
UV fora da
atmosfera da
Terra
25.000 K
2.000.000 K

6161
Coroa do Sol
Coroa
Zona de transição
Cromosfera
Fotosfera
Interior Solar
H
-
Fe XIV
Fe XIV
Ferro que "perdeu"
13 dos seus 26
elétrons
(emite luz verde)
Coronógrafo
Instrumento para
observar a coroa
solar durante os
eclipses solares
totais

6262
Coroa
solar

6363
Coroa solar

6464
Utilidade de um eclipse
solar total
Astrônomos se preparam
para observar o Sol
durante o próximo
eclipse solar total!
Esses
astrônomos
são doidos!

6565
Para que observar o Sol
durante o eclipse total?
Fotosfera
do Sol
Sol não eclipsado
Coroa Solar
Cromosfera
Lua
Sol eclipsado totalmente

6666
Coroa solar em diferentes
ocasiões

6767
Cargas elétricas
em campos
magnéticos

6868
Cargas elétricas em
campos magnéticos
+
v q
B
+
g
Região com campo
magnético B
l
Carga elétrica em Carga elétrica em
movimento num movimento num
campo magnético campo magnético
é acelerada e é acelerada e
emite luzemite luz

6969
Vento Solar

7070
Vento Solar
Radiação (luz)
Radiação (calor)
Sol
Elétrons
Prótons
Partículas Alfa
(núcleos de Hélio)
Perda de massa pelo vento solar = 1 milhão de ton por segundo

7171
Cometa perto do Sol
Aumentando a massa do Sol!

7272
Interação do Sol com a Terra
Campo
magnético
terrestre
Luz
Elétron
Próton
Partícula
alfa
Nêutron
a
++
(dias)
n
0
(horas)
p
+
(horas)
e
-
(horas)
08
m
15
s
B
q
Interação entre
carga e campo
magnético
Aurora
boreal
Aurora
austral

7373
Aurora em Iowa

7474
Aurora no Alasca
2005
jan

7575
Aurora e Chuva de meteoros
Chuva de meteoros : Quadrantides (100 meteoros/hora)Fotografado de um avião

7676
Características do
Vento Solar
Sol
Plutão
Vento
solar
Cauda ionizada
(assoprada pelo vento solar)
Cauda de
poeira
Cometa
Terra
Vento
solar
3 a 4
e
-
/cm
3
v = 500 a 700 km/s
T = 100.000 a 200.000 K
Órbita
de Plutão

7777
Ondas eletromagnéticas e a
atmosfera da Terra

7878
Ciclo Solar

7979
Ciclo Solar de 11 anos
Número de manchas
Ano
Máximo
Solar
Mínimo
Solar

8080
Local de nascimento das manchas
45
0
30
15
0
0
-15
-30
-45
0
Latitude
solar
0 11 22 33 44 55 66 77 88anos
Equador
0 4 107 11 anos

8181
Ciclo solar de
~11,2 anos
Obtido pela SOHO
(IV)
Mínimo Mínimo
Máximo

8282
Sol visto
em diversas
cores
Ultravioleta 304 nm Ultravioleta 284 nm
Ultravioleta 195 nm Ultravioleta 174 nm
Visível

8383
Mínimo de Maunder
no número de manchas solares
Interregno de
baixo número
de manchas
solares

8484
Mostrando
a rotação
do Sol
Período de rotação
• Pólo Norte ~ 37 dias
• Equador ~ 26
• Pólo Sul ~ 37

8585
Rotação
diferencial
do Sol

8686
Evolução dos
campos magnéticos
no Sol
Norte
Sul
Resultante sobre
um ímã por causa
de dois adjacentes
A resultante sobre
cada ímã é nula

8787
Despreendimento das
linhas de campo
Sol
Alça
Limbo solar

8888
Erupção
Solar
Alça
400 mil km

8989
Linhas de campo
num bipolo

9090
Par de
manchas
solares

9191
Esquema geral da
estrutura do Sol

9292
EstruturaEstrutura
do Soldo Sol
Coroa
Zona
condutiva
Zona
radiativa
Zona
convectiva
Mancha
solar
Erupção
solar

9393
Observações Solares
com Sondas

9494
SOHO
Solar and Heliospheric Observatory

9595
Proeminência
solar
Foto: SOHO (UV)
Hélio ionizado
2000
Ano do Máximo de Atividade Solar
Tamanho aproximado da Terra na mesma escala

9696
Ejeção de
massa do
Sol

Fim R. Boczko
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