Good Mood

Obiettivi della lezione

• Descrivi gli strati del Sole.
• Descrivi le caratteristiche superficiali del Sole.

il Vocabolario

• cromosfera
• convezione zona
• corona
• la fusione nucleare
• fotone
• fotosfera
• plasma
• radiativo zona
• flare solare
• solare rilievo

Introduzione

Considerare la Terra, la Luna, e tutti gli altri pianeti e satelliti del sistema solare., La massa di tutti questi oggetti insieme rappresenta solo lo 0,2% della massa totale del sistema solare. Il resto, il 99,8% di tutta la massa nel sistema solare, è il Sole!

Il Sole (Figura sotto) è il centro del sistema solare e l’oggetto più grande del sistema solare. Questa stella vicina fornisce luce e calore e supporta quasi tutta la vita sulla Terra.

Strati del Sole

Il Sole è una sfera, composta quasi interamente dagli elementi idrogeno ed elio. Il Sole non è solido o un gas tipico., La maggior parte degli atomi nel Sole esiste come plasma, un quarto stato della materia costituito da gas surriscaldato con una carica elettrica positiva.

Struttura interna

Poiché il Sole non è solido, non ha un limite esterno definito. Tuttavia, ha una struttura interna definita con strati identificabili (Figura sotto). Dall’interno verso l’esterno sono:

• Il nucleo centrale del Sole è plasma con una temperatura di circa 27 millionoC., A temperature così elevate l’idrogeno si combina per formare l’elio mediante fusione nucleare, un processo che rilascia grandi quantità di energia. Questa energia si muove verso l’esterno, verso gli strati esterni del Sole. La fusione nucleare nelle stelle è discussa più nel capitolo Stelle, Galassie e Universo.
• La zona radiativa, appena fuori dal nucleo, ha una temperatura di circa 7 millionoC. L’energia rilasciata nel nucleo viaggia estremamente lentamente attraverso la zona radiativa. Una particella di luce, chiamata fotone, viaggia solo pochi millimetri prima che colpisca un’altra particella., Il fotone viene assorbito e poi rilasciato di nuovo. Un fotone può richiedere fino a 50 milioni di anni per viaggiare fino in fondo attraverso la zona radiativa.
• Nella zona di convezione, il materiale caldo proveniente dalla zona radiativa sale, si raffredda sulla superficie del Sole e quindi si immerge verso il basso nella zona radiativa. Il movimento convettivo aiuta a creare brillamenti solari e macchie solari.

Gli strati esterni

I tre strati successivi costituiscono l’atmosfera del Sole. Poiché non ci sono strati solidi in nessuna parte del Sole, questi confini sono sfocati e indistinti.,

• La fotosfera è la superficie visibile del Sole, la regione che emette luce solare. La fotosfera è relativamente fresca – solo circa 6.700°C. La fotosfera ha diversi colori; arance, gialli e rossi, dandogli un aspetto granuloso.
• La cromosfera è una zona sottile, spessa circa 2.000 km, che si illumina di rosso mentre viene riscaldata dall’energia della fotosfera (Figura sotto). Le temperature nella gamma cromosfera da circa 4.000°C a circa 10.000 ° C. Getti di gas fuoco fino attraverso la cromosfera a velocità fino a 72.000 km all’ora, raggiungendo altezze fino a 10.000 km.,

• La corona è lo strato di plasma più esterno — È l’alone del Sole o ‘corona.”La temperatura della corona da 2 a 5 milioni di°C è molto più calda della fotosfera (Figura sotto).

Il film che vede una stella sotto una nuova luce può essere visto qui:http://sdo.gsfc.nasa.gov/gallery/youtube.php.

Caratteristiche della superficie

Le caratteristiche della superficie del Sole sono abbastanza visibili, ma solo con attrezzature speciali. Ad esempio, le macchie solari sono visibili solo con speciali lenti filtranti della luce.

Macchie solari

La caratteristica superficiale più evidente del Sole sono le aree più fredde e scure note come macchie solari (Figura sotto)., Le macchie solari si trovano dove i loop del campo magnetico del Sole sfondano la superficie e interrompono il regolare trasferimento di calore dagli strati inferiori del Sole, rendendoli più freddi e più scuri e caratterizzati da un’intensa attività magnetica. Le macchie solari di solito si verificano in coppia. Quando un anello del campo magnetico del Sole attraversa la superficie, viene creata una macchia solare dove il ciclo esce e dove torna di nuovo.,

Brillamenti solari

Esistono altri tipi di interruzioni dell’energia magnetica del Sole. Se un anello del campo magnetico del sole scatta e si rompe, crea brillamenti solari, che sono violente esplosioni che rilasciano enormi quantità di energia (Figura sotto).,

Un filmato del flare è visto qui:http://www.youtube.com/watch?v=MDacxUQWeRw.

Una forte eruzione solare può trasformarsi in un’espulsione di massa coronale (Figura sotto).

Un brillamento solare o espulsione di massa coronale rilascia flussi di particelle altamente energetiche che costituiscono il vento solare., Il vento solare può essere pericoloso per veicoli spaziali e astronauti perché invia grandi quantità di radiazioni che possono danneggiare il corpo umano. I brillamenti solari hanno eliminato intere reti elettriche e disturbato le comunicazioni radio, satellitari e cellulari.

KQED: Journey Into the Sun

Il Solar Dynamics Observatory è un veicolo spaziale della NASA lanciato all’inizio del 2010 sta ottenendo immagini IMAX-like del sole ogni secondo della giornata, generando più dati di qualsiasi missione della NASA nella storia., I dati permetteranno ai ricercatori di conoscere le tempeste solari e altri fenomeni che possono causare blackout e danneggiare gli astronauti. Ulteriori informazioni su: http://science.kqed.org/quest/video/quest-quiz-the-sun/.

Protuberanze solari

Un’altra caratteristica altamente visibile sul Sole sono le protuberanze solari. Se il plasma scorre lungo un anello del campo magnetico del Sole da macchia solare a macchia solare, forma un arco luminoso che raggiunge migliaia di chilometri nell’atmosfera del Sole. Le prominenze possono durare da un giorno a diversi mesi. Prominenze sono visibili anche durante un’eclissi solare totale.,

La maggior parte delle immagini proviene dallo strumento AIA di SDO; colori diversi rappresentano temperature diverse, una tecnica comune per osservare le caratteristiche solari. SDO vede l’intero disco del Sole in risoluzione spaziale e temporale estremamente elevata, consentendo agli scienziati di ingrandire eventi notevoli come razzi, onde e macchie solari.

Solar Dynamics Observatory

Il video qui sopra è stato preso dalla SDO, il veicolo spaziale più avanzato mai progettato per studiare il Sole., Durante la sua missione quinquennale, SDO esaminerà il campo magnetico del Sole e fornirà anche una migliore comprensione del ruolo che il Sole gioca nella chimica atmosferica e nel clima della Terra. Dal momento che subito dopo il suo lancio l ‘ 11 febbraio 2010, SDO sta fornendo immagini con chiarezza 10 volte meglio della televisione ad alta definizione e restituirà dati scientifici più completi più velocemente di qualsiasi altro veicolo spaziale solare osservazione.

Riassunto della lezione

• La massa del Sole è il 99,8% della massa del nostro sistema solare.,
• Il Sole è per lo più fatto di idrogeno con piccole quantità di elio sotto forma di plasma.
• La parte principale del Sole ha tre strati: il nucleo, la zona radiativa e la zona di convezione.
• L’atmosfera del Sole ha anche tre strati: la fotosfera, la cromosfera e la corona.
• La fusione nucleare dell’idrogeno nel nucleo del Sole produce enormi quantità di energia che si irradiano dal Sole.
• Alcune caratteristiche della superficie del Sole includono macchie solari, brillamenti solari e prominenze.

Domande di revisione

1., In che modo il Sole sostiene tutta la vita sulla Terra?

2. Quali due elementi compongono il Sole quasi nella sua interezza?

3. Quale processo è la fonte di calore al sole e dove avviene?

4. Perché gli astronauti umani in viaggio su Marte dovrebbero preoccuparsi del vento solare? Cos’è il vento solare?

5. Descrivi come i movimenti nella zona di convezione contribuiscono ai brillamenti solari.

6. Pensi che le reazioni di fusione nel nucleo del Sole continueranno per sempre e andranno avanti senza fine? Spiega la tua risposta.,

Ulteriori letture/Collegamenti supplementari

Punti da considerare

• Se qualcosa dovesse improvvisamente causare la fusione nucleare per fermare al Sole, come potremmo sapere? Quando lo sapremo?
• Esistono tipi di energia pericolosa dal Sole? Che cosa potrebbe essere influenzato da loro?
• Se il Sole è fatto di gas come idrogeno ed elio, come può avere strati?

Andando oltre-Applicando la matematica

Vuoi misurare qualcosa che non puoi raggiungere? La risposta è che puoi usare la geometria semplice., Possiamo misurare il diametro del Sole, anche se non possiamo andare al Sole e anche se il Sole è troppo grande per un essere umano da misurare. Per misurare il Sole usiamo le regole di triangoli simili. I lati di triangoli simili sono proporzionali tra loro. Impostando un triangolo molto piccolo che è proporzionale a un altro triangolo molto grande, possiamo trovare una distanza o una misura sconosciuta finché conosciamo tre delle quattro parti dell’equazione., Se si crea un foro stenopeico in una scheda indice e si proietta un’immagine del Sole su una clipboard tenuta a 1 metro dalla scheda indice, il diametro della nostra immagine proiettata del Sole sarà proporzionale al vero diametro del Sole. Ecco l’equazione: s / d = S / D, dove s = diametro dell’immagine proiettata del Sole, S = diametro reale del Sole. Il calcolo richiede anche di conoscere la vera distanza tra la Terra e il Sole, D = 1.496 x 108 km e la distanza (d = 1 metro) tra gli appunti e la scheda indice., Prima di poter risolvere correttamente questa equazione, è necessario essere sicuri che tutte le misurazioni siano nelle stesse unità – in questo caso, modificare tutte le misurazioni in km. Prova questo fuori e vedere con quanta precisione è possibile misurare il vero diametro del Sole.