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R. BoczkoIAG-USPIAG-USP
130111
SolSol
22
Tamanho do Sol
comparado a outras estrelas
Sol
33
SolSol
Abundância do elementoElemento Por número Por massa
de átomos totalH 91,2 % 71,0 %He 08,7 27,1O, C, N, Si, Mn,Ne, Fe, S etc. 00,1 01,9
44
Sol
Observaçãona regiãovisível doespectro
Luminosidade3,845 x 1026 W
~4 septilhões de lâmpadas de 100 W
Raio696 mil km
Massa1,9891 x 1027 ton
Visão da fotosfera
Terra(em escala)
Distância(sem escala)
55
Superfície do Sol
66
Sol e Planetas
Raio Solar = 109 Raios Terrestres
Mer
Vên Mar
Ter
JúpSat
Ura Net
Plu
77
Formação do Universoe formação do Sol
Formaçãodo Sol
10 bilhões de anos 4,6 bi
Cosmogonia
Cosmologia
SolAtual
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
Ho
je
5800
5750
5700
5650
5600
TEefetiva [K]R/Rs L/Ls
Raio
Temperatura
Luminosidade
BilhõesBilhõesde anosde anos
Origem
99
Evolução das temperaturas médias na Terra
30
25
20
40
35
Te
mp
era
tura
mé
dia
da
atm
os
fera
(oC
)
0100200300400500600Milhões de anos atrás Hoje
30
25
20 0C
40 0C
35
Glaciação
Glaciação
Glaciação
1010
Variações na temperatura ambiental da Terra
50
30
10
100
90
70
0
Te
mp
era
tura
mé
dia
da
atm
os
fera
(oC
)
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 CO2 ([ppm])
Limite mínimopara sustentara fotossíntese
ppm
1212
Estrutura básica do SolEstrutura básica do Sol
Fotosfera
InteriorSolar
Atmosfera solar
1313
Estrutura mais fina do Sol
Coroa
Zona de transição
CromosferaFotosfera
Camada de convecção
Camada de irradiação
Camada de condução
1414
Temperatura nas camadas do Sol
00
15 M
Tem
per
atu
ra [
K]
4.200
2 M
25.000
0,70,7 1,01,00,30,3R/Rsol
Cen
tro
Fo
tosf
era
Fo
tosf
era
Cro
mo
sfer
a
Reg
ião
de
tran
siçã
o CoroaCoroa
Su
per
fíci
e
Interior do Sol Atmosfera do Sol
ConduçãoIrradiação
Convecção
500 km
2.000 km
10.000 km700.000 km
K E F
1515
Densidade das camadas do Sol
Coroa
Zona
de
trans
ição
Crom
osfe
ra
Foto
sfer
a
Camad
a de
conv
ecçã
oCam
ada
de
irrad
iaçã
oCam
ada
de c
ondu
ção
150
15
0,15
2x10-7
5x10-9
2x10-13
2x10-15
g/cm3
Densidades [g/cm3]
Atmosferada Terra 0,001Água 1Ferro 7,9Chumbo 11,3Mercúrio 13,6Ouro 19,3Irídio 22,5
1616
Interior do Sol
1717
Interior do Sol
Coroa
Zona de transição
CromosferaFotosfera
Interior Solar
1818
A estrela Sol
ConduçãoRadiaçãoConvecção
Composição Superficial (massa)
H = 73,0%He = 24,5%Outros = 02,5%
Fotosfera
Temperatura5.770 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 meioFóton
2222
Camadas do interior do sol
Região deconvecção
Fotosfera
Sup
erfíc
iedo
Sol
Região decondução
Região deirradiação
0 0,3 0,7 1,0 R
2323
Reações de nucleossíntese solar
2424
Fusão do hidrogênio
p p
D
Neutrino
Pósitron
p
He3
p p
pD
He3
Neutrino
Pósitron
p He4p p p
m = 100% m = 99,3%
p pHe4
Para onde foi a massa faltante?
2525
Relação entre massa e Relação entre massa e energiaenergia
m EE
E = m c2
c = velocidade da luz no vácuo
2626
Representação de um elemento químico X
XZ = Número de Prótons
Z
P = Número de Massa = Z + Nêutrons
P
+
+ +
+
Núcleo
2727
Cadeia próton-próton gerando He1
1H + 11H 2
1H + e+ + 2
1H + 11H 3
2He +
32He + 3
2He 42He + 2 1
1H 3
2He + 42He 7
4Be +
69% 31%
74Be + e- 7
3Li + 7
3Li + 11H 2 4
2He 74Be + 1
1H 85B +
85B 8
4Be + e+ + 8
4Be 2 42He
99,7%0,3%
2828
Livre caminho médio dos Livre caminho médio dos fótons na camada radiativafótons na camada radiativa
Partícula
Fóton
Absorçãoe
Re-emissão
Alguns centímetros
Tempo entre a geração do fóton no núcleo e
sua saída pela fotosfera:
milhões de anos
Núcleo
Regiãoradiativa
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/Rsol
Su
per
fíci
e
Cen
tro
Densidade [g/cm3]
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/Rsol
Su
per
fíci
e
Cen
tro
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
TemperaturaMilhões de [K]
14
12
8
2
6
4
000,90,90,30,3 0,50,5 0,70,70,10,1 R/Rsol
Su
per
fíci
e
Cen
tro
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/Rsol
Su
per
fíci
e
Cen
tro
5
dL / dr(1023 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
000,90,90,30,3 0,50,5 0,70,70,10,1 R/Rsol
O C N Ne Si Fe
H
He
He
H
Su
per
fíci
e
Cen
tro
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) Infravermelho
Ultravioleta
3737
Superfície do Sol
3838
Fotosfera do Sol
Coroa
Zona de transição
Cromosfera
Fotosfera
Interior Solar
500 km
Base da Fotosfera=2x10-4 Ar nas CNPT10-3B da F
6.500 K 4.200 K
1 H- para cada 107 H0
3939
Fotosfera do Sol
4040
Espessura óptica ( )Neblina
Transparente
< 1
Opaco > 1 = 1
4141
Definição da fotosfera
Transparente
< 1
> 1Opaco
= 1
= Espessura óptica
Base interna da fotosfera
Aproximação de Eddington:
TEfetiva = T( = 2/3) = 5.770 K
(Para =5.000 Ä)
4242
Número atômico = Número de prótons no núcleo do elemento químico
A
bu
nd
ânci
a el
emen
tar
com
rel
ação
ao
Sil
ício
Si
1
Composição química do Sol
4343
Convecção abaixo da fotosfera
Região deconvecção
FotosferaQ
uen
teQ
uen
te
Fri
o
Fri
o
Que
nte
Que
nte
Frio
Que
nte
Que
nte
Frio
Sup
erfíc
iedo
Sol
Região decondução
Região deirradiação
“Superfície craterada” do Sol
4444
Estrutura Alveolar do Sol
• Regiões Claras– Subida de gás quente
• Regiões Escuras– Descida de gás frio
Diâmetro típico deum alvéolo:
1000 km
Vida de um alvéolo:5 a 10 minutos
4545
Cíclotron
v
m q
B
R
B (campo magnético)v
Visão lateral
Visão superior
R = m.v / ( q.B )R = m.v / ( q.B )
v
m q
R
F
4646
Formação de uma mancha solar
Região deconvecção
FotosferaF
rio
Fri
o
Fri
o
Que
nte
Que
nte
Frio
Que
nte
Que
nte
Frio
Sup
erfíc
iedo
Sol
Campo Campo magnético magnético
muito muito intensointenso
Região deirradiação
Região decondução
4747
Mancha solarMancha solar
4848
Manchas solares
Observaçãona regiãovisível doespectro
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 deconvecção
FotosferaF
rio
Fri
o
Fri
o
Que
nte
Que
nte
Frio
Que
nte
Que
nte
Frio
Sup
erfíc
iedo
Sol
Campo magnético
muito intenso
Região deirradiação
Região decondução
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
CromosferaFotosfera
Interior Solar
2.000 km
Base da Fotosfera= 2x10-4 Ar nas CNPT
10-3B da F10-6B da F
Super-granulação30.000 km
Vida de ~12h
Espículos
7.000km
Ondas rádio de = 10 cm
4.400 K25.000 K
Brilho:10-4 do brilho da fotosfera
SG
5858
Cromosfera do Sol
5959
Espículos eSuper grânulos
6060
Zona de Transição do Sol
Coroa
Zona de transiçãoZona de transiçãoCromosfera
Fotosfera
Interior Solar
10-6B da F10-6B da F 10.000 km
Só é visível no UV fora da
atmosfera da Terra
25.000 K2.000.000 K
6161
Coroa do Sol
Coroa
Zona de transição
CromosferaFotosfera
Interior Solar
H-
Fe XIV
Fe XIV Ferro que "perdeu"
13 dos seus 26 elétrons
(emite luz verde)
CoronógrafoInstrumento 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?
Fotosferado 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
+
Região com campo magnético B
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
Campomagnéticoterrestre
Luz
Elétron
Próton
Partículaalfa
Nêutron
++
(dias) n0
(horas)p+
(horas)e-
(horas)
08m15s
B
q
Interação entre carga e campo
magnético
Auroraboreal
Auroraaustral
7373
Aurora em Iowa
7474
Aurora no Alasca
2005jan
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 4e-/cm3
v = 500 a 700 km/s
T = 100.000 a 200.000 K
Órbitade Plutão
7777
Ondas eletromagnéticas e a atmosfera da Terra
7878
Ciclo Solar
7979
Ciclo Solar de 11 anosN
úm
ero
de
man
chas
Ano
MáximoSolar
MínimoSolar
8080
Local de nascimento das manchas
450
30
15
00
-15
-30
-450
Latitudesolar
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
EstruturaEstruturado Soldo Sol
Coroa
Zonacondutiva
Zonaradiativa
Zonaconvectiva
Manchasolar
Erupçãosolar
9393
Observações Solares com Sondas
9494
SOHOSolar and Heliospheric Observatory
9595
Proeminência solarFoto: SOHO (UV)
Hélio ionizado
2000Ano do Máximo de Atividade Solar
Tamanho aproximado da Terra na mesma escala
9696
Ejeção de massa do
Sol
FimFim R. BoczkoR. Boczko