Plasmas espaciais e astrofísicos Física de Plasmas 01/2004 Aplicações de plasmas 2 Plasmas espaciais e astrofísicos Física de Plasmas 01/2004

Estrelas são feitas de plasma

Nossa estrela: o Sol Massa = 1,99 x 1030 kg Raio = 6,96 x 108 m Distância média à Terra = 1,49 x 1011 m

Estrutura do Sol Núcleo (muito denso = 10 x chumbo!) Envoltória radiativa Envoltória convectiva Fotosfera (Hélio foi descoberto aqui!) Cromosfera Corona

Atmosfera do Sol: parte visível Fotosfera: disco visível T = 6000 K (poucos kms) Cromosfera: envolve a fotosfera T = 106 K (+ 100 km) Corona: T > 107 K (milhões de km) – visível nos eclipses

Energia do sol vem de reações de fusão nuclear no seu núcleo H + H  He + n energia = 3,27 MeV raios gama e neutrinos temperatura T = 107 K no interior do sol densidade n = 1020 m-3 confinamento pelo campo gravitacional

Campo magnético solar Sol tem um campo magnético: 10-4 T Manchas solares (regiões mais frias na fotosfera): 0,1 T Ciclo de 11 anos

Corona é altamente turbulenta imagem com luz visível imagem com raios-X

“Solar flares” jatos de plasma coronal emitidos acima das manchas solares em regiões de campo magnético complexo podem durar horas tamanho da Terra

Vento Solar plasma de prótons e elétrons emitido pela corona no espaço interplanetário carregam as linhas de campo magnético n = 5 x 106 m-3 T = 104 K B = 10-9 T

Magnetosfera o vento solar comprime o campo magnético terrestre criando uma “bolha” chamada magnetosfera compressão super-sônica (onda de choque) magnetopausa é a fronteira

Cinturão de radiação de Van Allen região dentro da magnetosfera onde partículas carregadas são confinadas pelo efeito espelho magnético do campo r = m v/ q B B maior r menor - descoberto em 1958 pelo satélite Explorer I

Cinturão de Van Allen Cinturão interno: raios cósmicos Cinturão externo: partículas do vento solar

Ionosfera Terrestre Ionosfera: região atmosférica acima de 60 km de altura

Plasma da Ionosfera Terrestre Partículas do ar mais ionizadas durante o dia devido ao UV e raios-X solares densidade é função da altura (devido à absor-ção da radiação)

Ionosfera ondas eletromagnéti-cas são refletidas pelo plasma ionosférico a camada ionosférica sobe durante a noite facilita a propagação de ondas de rádio pela atmosfera

Aurora ocorre nas regiões ionosféricas polares luz produzida por moléculas do ar excitadas por partícu-las de alta energia de origem cósmica e do vento solar aprisiona-das pelo campo magnético terrestre

Mecanismo da Aurora partículas aprisionadas pelo campo magnético terrestre são refletidas pelo efeito espelho perto das regiões polares é por isso que a aurora só ocorre perto dos pólos magnéticos

Aurora boreal auroras aparecem mais à noite e durante tempestades maior parte das auroras não é visível auroras aparecem mais à noite e durante tempestades magnéticas Fairbanks (Alaska): aurora em uma a cada três noites durante o inverno polar

Plasma interestelar plasma de baixa densidade n = 104 a 108 m-3 baixa temperatura T = 102 a 104 K campo magnético baixo B = 10-9 T

Nebulosa da Águia todas as regiões visí-veis e a maioria das regiões de baixa densidade são domi-nadas por plasmas colunas escuras domi-nadas por gás frio e neutro berçário de estrelas

Supernova Explosão de uma estrela causa a formação de uma onda de choque que transporta plasma interestelar pelo Universo

Nebulosa da Hélice magnetosferas estelares causadas por “ventos solares” (fluxo de plasma interestelar) vindo da parte sudoeste da fotografia

Nebulosa do Cisne interação de múltiplas ondas de choque de plasma interestelar com plasma estruturado da própria nebulosa

Evolução estelar Estrelas irradiam energia obtida por fusão de H  He Com o tempo a estrela consome seu estoque de H e esfria O raio da estrela vai esfriando pelo aumento da atração gravitacional

Anãs brancas A contração da estrela pára quando a pressão gravitacional é equilibrada pela degenerescência (Princípio de Pauli) A estrela vira uma anã branca se sua massa for menor que 1,4 x massa do Sol

Outros fenômenos de plasma interestelar fluxos de raios-X provenientes de estrelas de nêutrons = provenientes de colapso gravitacional de estrelas velhas pulsares = estrelas radiantes pulsantes = estrelas de nêutrons com alta rotação emitindo radiação de síncrotron fenômenos de plasma nas imediações de buracos negros