I terremoti nel sole leliosimologia Identikit del sole

I terremoti nel sole: l’eliosimologia • Identikit del sole • La struttura interna della terra e la sismologia • I “terremoti”sul sole • Che cosa si impara dall’eliosismologia? • Che cosa facciamo a Ferrara? 1

Identikit del Sole (ordini di grandezza) Terra • R » 700. 000 Km • R » 6. 000 Km • M » 2 1030 Kg • M » 6 1024 Kg • Ts » 6000 K • Tamb » 300 K • L » 3. 8 • in 1 sec 1012 bombe tipo Hiroshima 1026 Joule/s • comp. chim. : 2 75% di H, 24% di He 35% di Fe, 30% di O

Struttura del Sole • Nucleo (0 -0. 1 )R: –reazioni di fusione nucleare: –in 1 sec 700. 000 di ton di H sono convertite in He, liberando energia • Zona radiativa (0. 1 -0. 7)R –l’energia e’ trasportata dai fotoni, cioè dalla rad. e. m. • Zona convettiva (0. 7 -1) R –l’energia e’ trasportata dalla convezione, cioè dalla materia ATTENZIONE ! Il sole e’ opaco alla radiazione. La luce che arriva a noi proviene dalla superficie (fotosfera) e non 3 direttamente dal centro

Struttura della terra • Anche nell’interno della terra si distinguono zone diverse: il nucleo, il mantello, la crosta. • L’interno della terra viene studiato grazie ai terremoti. • Si misura il ritardo con cui arrivano le onde riflesse dai vari strati e se ne ricava la velocità del suono nei vari strati (sismologia). 4

I “terremoti”sul sole • Nel sole viene prodotta una enorme quantità di energia. • Una frazione di questa viene trasformata in onde di pressione della materia all’interno del sole. • Queste onde arrivano fino alla superficie e la fanno vibrare. • Dalle vibrazioni superficiali del sole si può ricostruire la velocità delle onde all’interno (Eliosismologia) 5

Eliosismologia: il sole come un immenso organo a canne • 1960: si e` osservato che zone estese della superficie solare oscillano: T=5 min, v=100 m/s Es. 3 modi di oscillazione: • 1975: il sole e` pervaso da milioni di piccoli moti oscillatori, ognuno dei quali possiede una configurazione spaziale ed un periodo ben definiti, di ampiezza pari a circa 1/104 R • I moti convettivi all’interno del sole, generano onde “acustiche”. Queste onde Es: il rimbalzo di un’onda: restano intrappolate all’interno del sole, come le onde sonore sono intrappolate nella canna di un organo. • La propagazione di queste onde fa oscillare gli strati superficiali del sole 6

L’effetto Doppler longitudinale • La frequenza del suono emesso da una sorgente dipende dalla velocità di questa (Effetto Doppler) • n = no( 1 + V// /Vonda) • se la sorgente si avvicina (V// > 0) il suono è piu’ acuto • se la sorgente si allontana (V// < 0) il suono è più grave perché • se il moto e’ ortogonale, il suono non cambia 7 (effetto longitudinale)

L’effetto Doppler e. m. • Lo stesso effetto si ha anche per le onde elettromagnetiche* • Cosi’ la frequenza della luce emessa dalla fotosfera dipende dal modo in cui questa vibrando • Questo e’il metodo usato per lo studio dell’interno solare mediante l’ eliosismologia *per le onde e. m. cé’anche un effetto “trasfersale, trascurabile se 8 v<<c

Dove si fanno le misure? • I risultati piu’precisi provengono dagli strumenti posti sul satellite Soho (SOlar and Heliospheric Observatory * 9

Cosa si misura? • Si ricava lo “spettro” delle frequenze di oscillazione • Per un fissato valore di l si ha un numero discreto di frequenze di oscillazione 10

Che cosa si impara? In particolare si determinano: • L’andamento della velocità del suono • Inizio della zona convettiva • Abbondanza in massa di He alla superficie • La rotazione dell’interno solare 11

L’andamento della velocità del suono -sole : v=100 Km/s terra: v=8 Km/s -si ricostruisce u con precisioni dell’ordine di 10 -3 -una conoscenza accurata dell’interno del sole -Nota: nel sole la velocità del suono è continua, nella terra è discontinuia 12

Transizione fra convezione e radiazione La velocita’del suono e’ continua, ma la sua derivata e’discontinua nella zona di transizione Rb = 0. 711+-0. 001 Ro 13

Abbondanza in massa di He alla superficie • Si ricava che sulla superficie del sole l’abbondanza in massa di 4 He e’ Y= 0. 249 +- 0. 004 • l’Abbondanza di 4 He primordiale e’ 0. 24 0. 23 - • Sulla terra gli elementi piu’ abbondanti in massa sono Ferro 35%, ossigeno 30%, 14 silicio 15%

Rotazione del sole • La superficie del sole ha una rotazione non uniforme • La velocita’ angolare dipende dalla latitudine • Il periodo e’di 24 giorni all’equatore e 30 ai poli • Come ruota l’interno del sole? 15

Come ruota il sole all’interno ? • L’elisosimologia dimostra che l’interno del sole ha una velocita`angolare uniforme • La rotazione diventa differenziale sopra la zona convettiva 16

Misura della velocità di rotazione 17

Cosa facciamo a Ferrara ? • Costruiamo dei “modelli solari”e li confrontiamo con i risultati della eliosismologia • Da questo confronto, ricaviamo informazioni sull’andamento delle reazioni nucleari all’interno del sole e sulla produzione dei neutrini 18