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O Sol R. Boczko IAG-USP 02 06. Sol Observação na região visível do espectro Luminosidade 3,845 x 10 26 W ~4 septilhões de lâmpadas de 100 W Raio 696 mil.

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1 O Sol R. Boczko IAG-USP 02 06

2 Sol Observação na região visível do espectro Luminosidade 3,845 x W ~4 septilhões de lâmpadas de 100 W Raio 696 mil km Massa 1,9891 x ton

3 Sistema Solar Mer VênMar Ter Júp Sat UraNet Plu Raio Solar = 109 Raios Terrestres

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

5 Fases da formação e da vida do Sol Proto-Sol Nasceu o Sol! Pré-seqüênciaprincipal Estágiosfinais T Tauri Anã Branca Gigante vermelha Seqüência principal Hoje

6 Estrutura do Sol Coroa Zona de transição Cromosfera Fotosfera Interior Solar

7 Interior do Sol

8 Evolução do Raio, da Temperatura e da Luminosidade do Sol ,0 0,9 0,8 0,7 Hoje TE efetiva [K] R/R s L/L s Raio Temperatura Luminosidade Bilhões de anos

9 Estrutura do Sol Coroa Zona de transição Cromosfera Fotosfera Interior Solar

10 Temperatura nas camadas do Sol 0 15 M Temperatura [K] M ,71,00,3 R/R sol Centro Fotosfera Cromosfera Região de transição Coroa Superfície Interior do Sol Atmosfera do Sol Condução Irradiação Convecção 500 km km km km K EF

11 Densidade nas camadas do Sol (água) 0 -2 (ar) Densidade 10 Y [g/cm 3 ] 0,71,00,3 R/R sol Centro Fotosfera Cromosfera Região de transição Coroa Superfície Interior do Sol Atmosfera do Sol Condução Irradiação Convecção 500 km km km km K EF Densidade do ar nas CNPT = 0, g/cm 3

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

13 A estrela Sol Condução Radiação Convecção Composição (massa) H = 73,0% He = 24,5% Outros = 02,5% Fotosfera Temperatura K

14 Propagação do calor por Condução )())(( Sólidos

15 Propagação de calor por Convecção Fluidos

16 Propagação de calor por Irradiação Qualquer meio Fóton

17 Camadas do interior do sol Região de convecção Fotosfera Superfície do Sol Região de condução Região de irradiação 00,30,71,0 R

18 Reações de nucleossíntese solar

19 Fusão do hidrogênio pp D Neutrino Pósitron p He 3  pp p D  Neutrino Pósitron pp He 4

20 Para onde foi a massa faltante? pp D Neutrino Pósitron pHe 3  pp p D  Neutrino Pósitron pp He 4 p ppp m = 100% m = 99,3%

21 Relação entre massa e energia m E E = m c 2 c = velocidade da luz no vácuo

22 Representação de um elemento químico X X Z = Número de Prótons Z P = Número de Massa = Z + Nêutrons P

23 Cadeia próton-próton gerando He 1 1 H H --> 2 1 H + e H H --> 3 2 He +  3 2 He He --> 4 2 He H 3 2 He He --> 7 4 Be +  69% 31% 7 4 Be + e - --> 7 3 Li Li H --> He 7 4 Be H --> 8 5 B +  8 5 B --> 8 4 Be + e Be --> He 99,7% 0,3%

24 Livre caminho médio dos fótons 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

25 Problema dos neutrinos Solo Caverna 1,5 km Tanque com 500 mil litros de percloroetileno (detergente de cozinha) 2,2 x átomos Neutrino Cl +  Ar + e - Neutrino transformando Cloro em Argônio 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

26 Dados do interior do Sol

27 Distribuição da massa 01,00,40,60,80,20,90,30,50,70,1 R/R sol Superfície Centro Massa [%M solar ]

28 Densidade solar 01,00,40,60,80,20,90,30,50,70,1 R/R sol Superfície Centro Densidade [g/cm 3 ]

29 Pressão no interior solar 01,00,40,60,80,20,90,30,50,70,1 R/R sol Superfície Centro Pressão [Bilhões de atm]

30 Temperatura no interior solar 01,00,40,60,80, Temperatura Milhões de [K] ,90,30,50,70,1 R/R sol Superfície Centro

31 Luminosidade solar 01,00,40,60,80,20,90,30,50,70,1 R/R sol Superfície Centro Luminosidade [%L solar ]

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

33 Composição química do Sol 01,00,40,60,80, Massa [%] ,90,30,50,70,1 R/R sol O C N Ne Si Fe H He H Superfície Centro

34 Mudanças na composição química do Sol 100% % CentroSuperfície Composição inicial de Hidrogênio Composição inicial de Hélio O C N Ne Si Fe Composição atual de Hélio Composição atual de Hidrogênio

35 Processos na camada convectiva Devido à baixa temperatura: Favorecimento da recombinação do próton com o elétron p + + e -  H 0 Possibilita a formação de H - p + + 2e -  H - Os H 0 e os H - absorvem, fortemente os fótons, dificultando sua saída para fora da camada convectiva: H 0 +  -  H + H 0 +  -  H 0 excitado H - +  -  H 0 H - +  -  H - excitado

36 Fotosfera do Sol Coroa Zona de transição Cromosfera Fotosfera Interior Solar 500 km  Base da Fotosfera =2 x  Ar nas CNPT  B da F K K 1 H - para cada 10 7 H 0

37 Espessura óptica (  ) Neblina Transparente  < 1 Opaco  > 1  = 1

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

39 Limbo escuro Interior do Sol Fotosfera Menor espessura óptica Menor perda de luz Região mais brilhante Maior espessura óptica Maior perda de luz Região menos brilhante Visão do Sol

40 Superfície do Sol

41 Convecção abaixo da fotosfera Região de convecção Fotosfera Quente Frio Quente Quente Superfície do Sol Região de condução Região de irradiação

42 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

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

44 Manchas solares Observação na região visível do espectro

45 Manchas Solares

46 Manchas solares

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

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

49 Limbo do Sol

50 Cromosfera do Sol Coroa Zona de transição Cromosfera Fotosfera Interior Solar km  Base da Fotosfera =2 x  Ar nas CNPT  B da F  B da F Super-granulação km Vida de ~12 h Espículos km Ondas rádio de = 10 cm K K Brilho: do brilho da fotosfera SG

51 Linhas da Cromosfera Núcleo Nível limite externo Contínuo n=1 n=2 n=3 n=4 n=5 n=6 n=  Estado fundamental LL Lyman LL LL LL Balmer HH HH HH HH PP Paschen PP PP PP BB BB Brackett BB BB Pfund FF FF FF FF Transição ressonante Aparecem as linhas: H  do Hidrogênio (Balmer) H do Ca II (3968 Ä) K do Ca II (3933 Ä) He II Fe II Si II Cr II

52 Zona de Transição do Sol Coroa Zona de transição Cromosfera Fotosfera Interior Solar  B da F km Só é visível no UV fora da atmosfera da Terra K K

53 Coroa do Sol Coroa Zona de transição Cromosfera Fotosfera Interior Solar H-H- Fe XIV

54 Utilidade de um eclipse solar total

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

56 Camadas da Coroa Solar 0 15 M Temperatura [K] M ,71,00,3 R/R sol Centro Fotosfera Cromosfera Região de transição Coroa Superfície Interior do Sol Atmosfera do Sol Condução Irradiação Convecção 500 km km km km K EF

57 Camada K da coroa Solar K E F Luz da fotosfera refletida pelos e - Emite em rádio com = ~1 m e em raio X com entre 3 e 60 A Brilho: do brilho da fotosfera Buraco coronal Campos magnéticos Garrafa magnética (brilhante) Sol

58 Camada E da coroa Solar K E F Fe X Ca XV Fe XIV Emissão de raios X Sol

59 Camada F da coroa Solar K E F Luz fotosférica refletida por poeira zodiacal (1 a 10 mícrons) Não há grãos pois a alta temperatura os vaporiza 4 R Solares Existem grãos além a camada F Sol

60 Vento Solar

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

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

63 Aurora polar

64 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 = a K Órbita de Plutão

65 Ciclo Solar

66 Ciclo solar de 11 anos Número de manchas anos Máxima atividade Mínima atividade Máximo Mínimo Máximo Mínimo

67 Deslocamento das manchas Latitude solar anos Equador anos

68 Ciclo de 11 anos da atividade solar

69 Atividade Solar

70 Rotação do Sol PNE PSE Eixo de rotação ‘ Plano da eclíptica Equador Solar Período de rotação Pólo Norte~ 37 dias Equador~ 26 Pólo Sul~ 37 Massa do Sol = 99,866% Massa Sistema Solar Momento angular do Sol = 1% Momento angular dos planetas

71 Rotação diferencial do Sol Eixo de rotação Equador 26 dias 37 dias

72 Evolução dos campos magnéticos no Sol Norte Sul Resultante sobre um ímã por causa de dois adjacentes

73 Despreendimento das linhas de campo

74 Erupção Solar Alça 400 mil km

75 Par de manchas solares

76 Esquema geral da estrutura do Sol

77 Estrutura do Sol Coroa Zona condutiva Zona radiativa Zona convectiva Mancha solar Erupção solar

78 Observações Solares com Sondas

79 SOHO Solar and Heliospheric Observatory

80 SOI-MDI (Solar Oscillations Investigation) GOLF (Global Oscillations at Low Frequency) VIRGO (Variability of Solar Iradiance and Gravity Oscillations) SOHO Solar and Heliospheric Observatory

81 Elementos da superfície solar

82 Fim

83 Leis de Kirchhoff da formação de linhas espectrais

84 Sol


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