05-soarele.pdf

8/16/2019 05-Soarele.pdf

1/125

Adrian Șonka 7/8 decembrie 2010


2/125

Acesta este Soarele


3/125

Acesta este tot Soarele….


4/125

…ca și acesta dealtfel


5/125

Surpriză: tot Soarele


6/125

Acesta este Soarele


7/125

Același obiect ca mai sus


8/125

Distanța Pământ-Soare

Mărimea Soarelui

Temperatura Soarelui Luminozitatea Soarelui

Masa Soarelui

Densitatea Soarelui

Compoziția Soarelui

Cum funcționează Soarele

Structura Soarelui


9/125

este astrul central al sistemului solar, în jurul căruiase rotesc toate planetele;

este singura sursă de căldură şi lumină din sistemulsolar;

este cea mai apropiată stea pe care o putem studia.

astrul central

sursă de căldură şi lumină

stea


10/125

o Unitate Astronomică (1 UA) = 149.597.870 km

lumina face 8 minute sau 2/3 milionimi de an

De la Soare la Pământ luminaface 2/3 milionimi de an

De la cea mai apropiată steapână la Pământ lumina face 4,2

ani

De la Aldebaran până la Pământlumina face 60 de ani

De la cea mai apropiată galaxiepână la Pământ lumina face 3

milioane de ani

8 minute

149.597.870 km


11/125

legile lui Kepler dau distanțele relative ale planetelor în funcție de depărtarea Pământ-Soare

astronomii de-a lungul a trei secole s-au ocupat cuprecădere de măsurarea Unității Astronomice

pentru a putea măsura distanța până la Soare

trebuie măsurată distanța până la o planetă:paralaxele planetelor au fost măsurate în ▪ 1672 de Cassini, Marte

▪ 1662 Horrocks folosind tranzitul lui Venus din 1639

▪ 1900 paralaxa asteroidului Eros


12/125

Paris

Cayenne

Marte

Măsurarea paralaxei planetei Marte


13/125

Marte, octombrie 1672, Paris


14/125

Marte, octombrie 1672, Cayenne


15/125

1 UA

1,524 UA

Soare Terra Marte

0,524 UA

Legea a treia a lui Kepler

Distanțele dintre planete

Paralaxa lui Marte

Marte

Paris

Cayenne

p d l

T2 = a3

T – perioada de revoluție a planetei înJurul Soareluia – depărtarea medie dintre planetă și

Soare

P=8,8” D=7200 kml= 73.000.000 km


16/125

n și persoană Metodă arcsec) Distanța km)1672 G. D. Cassini Paralaxa lui Marte 9,5 138 370 0001672 J. Flamsteed Paralaxa lui Marte 10 130 000 0001770 L. Euler Tranzitul lui Venus din 1769 8,82 151 225 0001771 J. de Lalande Tranzitul lui Venus din 1769 8,5 154 198 0001814 J. Delambre Tranzitul lui Venus din 1769 8,6 153 841 000

1823 J. F. Encke Tranzitul lui Venus 8,577 153 375 0001867 S. Newcomb Paralaxa lui Marte 8,855 145 570 0001877 G. Airy Tranzitul lui Venus din 1874 8,754 150 280 0001877 E. T. Stone Tranzitul lui Venus din 1874 8,884 148 080 0001878 J. Galle Paralaxa asteroizilor Phocæa și Flora 8,87 148 290 0001884 M. Houzeau Tranzitul lui Venus din 1882 8,907 147 700 0001896 D. Gill Paralaxa asteroidului Victoria 8,801 149 480 000

1911 J. Hinks Paralaxa asteroidului Eros 8,807 149 380 0001925 H. Spencer Jones Paralaxa lui Marte 8,809 149 350 0001939 H. Spencer Jones Paralaxa asteroidului Eros 8,790 149 670 0001950 E. Rabe Paralaxa asteroidului Eros 8,798 149 526 0001962 G. Pettengill Radar până la Venus 8,794 149 598 7281992 Various Radar până la Venus 8,794 148 149 597


17/125

Edmund Halley a realizat că prin observareatranzitului lui Venus din două locuri diferite sepoate determina paralaxa acestei planete

din paralaxă se poate obține UnitateaAstronomică

problema: tranzitele lui Venus se produc rar, înperechi la 8 ani, odată la 105 ani

primele observate au fost in 1761 si 1769


18/125


19/125

asemănarea triunghilurilor ne dă

D*(Le-Lv)=d*Lv

D= d*Lv(Le-Lv)

D=d*sin e* Le /(Le*(1-sin e) = d* sin e/1-sin e

(Lv/Le)=sin e


20/125

1639


21/125

1639


22/125


23/125


24/125


25/125

Unitatea astronomică este în prezentdefinită:

▪ Distanța față de Soare la care o particulă ar avea o orbităcirculară și ar face o rotație completă în 365,25 zile


26/125

știm distanța până la Soare = o UnitateAstronomică (149.600.000 km)

știm diametrul său aparent: 32’

diametrul Soarelui este de 1.392.000 km

poți măsura de acasă diametrul Soarelui diametrul Soarelui


27/125


28/125


29/125

temperatura la suprafață a Soarelui se determinăstudiind în care parte a spectrului electromagneticSoarele este mai strălucitor

acest lucru se face determinând modul în care înlaborator obiecte ideale (corpul negru) emit energie

spectrului electromagnetic


30/125

o undă ce se propagă înspațiu, ce are propietățielectrice şi magnetice

această undă transportăenergie

radiația EM are o naturăduală: se comportă ca undăşi ca o particulă


31/125

lungimea de undă – distanța dintre douăminime sau maxime

lungimile de undă variază:de la marimea unei cladiripână la mărimea unui atom

radiația EM s-a clasificat înfuncție de lungimea deundă


32/125

Undele de mai sus au diferite lungimi de undă (distanțe de la maxim la maxim). În realitate, distanța dintredouă maxime ale undelor radio ar fi de la 10 cm la peste 100 km. În cazul microundelor distanța dintre douămaxime ar fi de la 1 mm la 10 cm. Pentru a vedea două maxime a undelor infraroșii ar trebui să folosim o lupăfoarte puternică, pentru că acestea ar fi de la 1 micrometru la 1 mm. Lumina pe care o vedem noi are olungime de undă de câteva sute de nanometri (10-6 mm) iar razele X au 10-1 nanometri. Distanța dintre douămaxime ale undelor gama ar fi de 10-6 nanometri (10-12 mm)!


33/125

Stea rece

Stea fierbinte

domeniul vizibilltraviolet infraroşu

Stea de temperatură medie

Intensitatea

Lungimea de undă


34/125

Lungimea de undă

C

a n t i t a t e

d e

e n e r g i e ( f l u x )

Curba pentru un obiect încălzit la 7000 K





35/125

Lungimea de undă

C a n t i t a t e

d e

e n e r g i e ( f l u x )


36/125

Temperatura Soarelui este de 5870 Kelvin

3

130

30000

40

250

300

700

3000

3500

5780

10000


37/125

Câtă energie emite în fiecare secundă

Cum se calculează:

se măsoară intensitatea luminii Solare lângă

Pământ = 1.4 x 103 W/m2. energia este emisă în toate direcțiile, pe o sferă cu o

rază de 1 UA aria = 4pr2 = 4 x 3,14 x (1,5 x 1011)2 m = 2,8 x 1023 m2

Luminozitatea = intensitatea x aria

(1.4 x 103 W/m2) x (2.8 x 1023 m2) = ~ 3,863 x 1026 W

25 W

25 W = 25 jouli pe secundă

Adică 1,000,000,000,000,000,000,000,000 de becuri de 25 W


38/125

nu putem cântări Soarele

ne putem folosi de modul în care influențează

gravitațional planetele

▪ forța de atracție gravitațională

M m

R

F F

G = 6,67 × 10–11 m3 /(kg × s2)


39/125

De 300.000 de ori mai maredecât a Pământului


40/125

densitatea este raportul dintre masă şi volum

are valoarea de 1410 kg/m3

Comparație

Soare 1410 kg/m3 Terra 5520

Jupiter 1400 Marte 3900

Saturn 690 Luna 3340


41/125

compozițiaSoarelui se aflădin spectrul său Prisma

Lumina

Spectrul


42/125

fiecare element chimic îşi “arde propriaculoare” din spectru


43/125

Liniile Element chimic

A O2

B O2

C H

a O2

D - 1, 2 Na

E Fe

b - 1, 2 Mg

c Fe

Linii Element chimic

F H

d Fe

e Fe

f H

G Fe & Ca

g Ca

h H

H Ca

K Ca


44/125


45/125

Soarele este compus din hidrogen72% şi heliu 26%. Restul elementelorsunt în proporție de 2%

la 1 milion de atomi de hidrogen

sunt:▪ 63.000 de atomi de heliu▪ 690 de oxigen

▪ 420 de carbon

▪ 87 de azot

▪ 45 de siliciu

▪ 40 de magneziu

▪ 37 de neon

▪ 32 de fier

H72%

He26%

altele2%


46/125

inițial se credea că Soarele este un cărbune încins. Pe el ar fi

căzut meteoriți care ar fi alimentat constant focul

în 1838 pe 31 dec John Herschel măsoară câtă energie

primim de la Soare (găseşte că este imposibil să existe atâția

meteoriți)

contracţia gravitaţională ar fi explicat energia emisă de

Soare doar pentru 25 milioane de ani


47/125

nuclee de hidrogen se ciocnesc, fuzioneză şi formează

heliu – asta se produce numai în condiții extreme; înnucleu temperatura este de 13.600.000 grade

nonu

nu No! No! No! No! Okay!Hai să fuzionăm


48/125

patru nuclee de hidrogen formează unul deheliu

Începem cu patru protoni dehidrogen la temperatură şipresiune mare

Sfârşim cu un nucleu de heliu,doi fotoni, doi pozitroni şi doi

neutrino

alte reacții


49/125

1. Doi protoni fuzionează

şi produc deuteriu. Se

eliberează un pozitron şi

un neutrino

2. Deuteriul fuzionaeză cu un alt

proton şi se produce un nucleu de

heliu uşor şi un foton

3. Două nuclee de heliu uşor

fuzionează şi rezultă un

nucleu de heliu şi doi protoni

pozitron Electron pozitiv

neutronUn proton fară sarcină

electrică

fotonLumină, caldură, unde

radio, raze x

neutrinoFără sarcină electrică şi

fără masă

proton ucleu de hidrogen

încărc t pozitiv


50/125


51/125

dacă se adună masa nucleelor de hidrogen inițiale şi cecompară cu masa heliului se vede ca nu corespund

cele 4 nuclee de hidrogen sunt mai grele

masa lipsă se transformă în energie după:

E = mc2


52/125

ÎNAINTE:

Patru protoni

DUPĂ:Nucleu de heliu

Doi pozitroniDoi neutrino

Masa totală iniţială = 6.693 x 10-27 kg

Masa totală finală = 6.645 x 10-27 kg

Diferența = 0.048 x 10-27 kg

… după formula E = mc2

Este echivalent cu ...

Energie = 0.43 x 10-11 jouli

… exact energia celor doi fotoni

… şi doi fotoni


53/125

lanțul proton-proton se desfășoară de9,2x1037 de ori pe secundă

în fiecare secundă 6,2x1011 kg de protoni

în fiecare secundă, Soarele, transformă în

energie 4,26 tone de hidrogen


54/125

Soarele nu are regiuni bine deliminateprecum planetele;

astronomii împart Soarele după proceselecare au loc în diferitele regiuni ale sale;

astronomii au împărțit Soarele în 6 regiuni.


55/125

NucleuZona radiativă Zona convectivă

Înteriorul Soarelui


56/125

Nucleu

Proeminențe

Zona radiativă

Zona convectivă

Fotosfera

Cromosfera

Coroana

25% nucleu45% zona radiativă 30% zona conductivă

Nucleu – raza 150.000 km

Zona radiativă – 300.000 km grosime

Zona conductivă – 200.000 km grosime

Fotosfera – 500 km grosime

Cromosfera – 10.000 km grosime

Coroana – 5.000.000 km grosime


57/125

REGIUNE GROSIME TEMPER TUR TR NSPORTUL ENERGIEI

nucleu 150 000 km 10-16 milioane radiaţie

zona radiativă 300 000 km 8 milioane radiaţie

zona convectivă 200 000 km sub .5 million convecţie

fotosfera 500 km 4200-6400 radiaţie

cromosfera 10 000 km 4200 la 1 million radiaţie

corona nu se cunosc limitele de la 1 la două milioane radiaţie

• în nucleu densitatea este de 160 de ori mai mare decât cea a apei, iarpresiunea de 250 miliarde de ori mai mare decat la nivelul mării

Transportul energiei – conducție, radiaţie, convecţie

•radiație

•convecție

•conducție


58/125

on foton se naşte în nucleu Soarelui la

presiune mare (peste 8.000.000 K) şi

temperatură imensă (160 ori mai mare decatpe Terra)


59/125

Fotonul se află într-un material foarte dens. După ce este emis, imediat esteabosorbit de alt nucleu, reemis şi iar absorbit.

În timpul acestui proces, care durează între 10.000 şi 170.000 de ani iarenergia lui scade cu fiecare interacție

Fotonii se împrăştie în toate direcțiile


60/125

în zona convectivă, mai puțindensă, se formează curenți în gaz

gazul fierbinte urcă la suprafațăiar cel mai rece coboară

fotonii sunt transportați la

suprafață dar nu sunt liberi


61/125

La marginea superioară a zonei convectivefotonii devin liberi

Draci...

Fotonii pot observați pentru primaoară de aceea regiunea aceasta senumeşte fotosferă.

Liber!


62/125

în zona convectivă gazul fierbinte urcă la suprafață, se răceşte,după care coboara iar în interior;

aceste coloane gigantice, de maxim 2000 km diametru se potvedea ca o granulaţie;

granulele au o viață de 10-15 minute;

centrul lor este cu câteva sute de grade mai cald decât marginile;

centrele se ridică iar marginile coboară cu o viteză de 0,4 km/s;

există și „supergranule”, grupuri de aproximativ 300 de granulecare se ridică simultan; dimensiunea lor este de două diametreterestre.


63/125

30 martie 2010


64/125


65/125


66/125


67/125

Gaz rece care coboară Gaz fierbinte care urcă


68/125


69/125

Dutch Open Telescope Link către animație

http://dot.astro.uu.nl/albums/movies/1999-09-12-AR8693a-gb.movhttp://dot.astro.uu.nl/albums/movies/1999-09-12-AR8693a-gb.mov


70/125


71/125


72/125


73/125

Dutch Open Telescope Link către animație

http://dot.astro.uu.nl/albums/movies/1999-09-20-AR8704-gb.avihttp://dot.astro.uu.nl/albums/movies/1999-09-20-AR8704-gb.avi


74/125

mişcarea convectivă creează poli magnetici întoate regiunile unde există;

unde câmpurile magnetice sunt intense gazul serăceşte şi apare mai închis la culoare – aceastaeste o pată solară, primele formațiunidescoperite pe Soare;

temperatura petelor este de numai 4500 K;

pe lângă pete mai apar regiuni mai strălucitoarenumite facule.


75/125


76/125


77/125

deasupra fotosferei se afla cromosfera;

acolo temperatura creşte de la 5700 la 20000 de grade;

se poate observa în timpul eclipselor sau cu intrumentele cepot filtra lumina emisă de Soare;

în cromosferă apar protuberanţele şi spiculele (5-10 minuteviață şi între 3000 şi 10.000 km înălțime);

alte fenomene spectaculoase sunt proeminentele solare.Sunt destul de des, ating şi 150.000 km înălțime. Conțin până în 100 de miliarde de tone de gaz;

fenomenele se pot observa în ultraviolet.


78/125


79/125


80/125

Spicule▪ Durata 5-10 minute

▪ Viteza 20 km/s

▪ Înălțimea de 3000-10000 km

▪ Sunt active aproximativ 100.000 de spicule la unmoment dat


81/125


82/125


83/125


84/125

nu emit lumină în domeniul vizibil;

apare una pe zi;

pot dura între o zi și o săptămână;

cea mai mare a fost de 28 de ori mai mare decât

Terra;

conțin 100 de miliarde de tone de material.


85/125


86/125


87/125


88/125


89/125

după cromosferă urmează o zonă de tranziție,unde temperatura ajunge la 100.000 de grade;

apoi urmează coroana solară;

este cea mai mare parte a Soarelui și are2.000.000 grade Kelvin;

densitatea ei este foarte mică (de câteva mii demiliarde de ori mai mică decât a aerului, 1-10atomi/cm3) și nu se poate vedea cu ușurință.


90/125


91/125


92/125


93/125

Buclelecoronale


94/125

Satelitul TRACE – 21 apr 2001


95/125


96/125

ejectări violente de materie din coroană;

viteză de 20km/s la 2700 km/s;

apar de la una pe zi până la 5-6 pe zi;

pot ajunge până la Pământ între 30 de minuteși 3 zile.


97/125


98/125


99/125


100/125


101/125

Satelitul SOHO


102/125

prin observarea mişcărilorpetelor solare s-a descoperitrotația Soarelui:

▪ 25 zile la ecuator;

▪ 35 la poli.


103/125


104/125

numărul de pete solare și fenomene solare nedă activitatea solară: nr acestora variazăperiodic cu o perioadă de 11 ani;

numărul de pete vizibile se numește numărullui Wolf.

30 martie 2010


105/125


106/125


107/125


108/125

Fotosfera – an de maxim (2000) și an de minim (2009)


109/125

http://www.youtube.com/watch?v=p8Vw8FpW6C4

Cromosfera – an de maxim (2000) și an de minim (2009)

http://www.youtube.com/watch?v=p8Vw8FpW6C4http://www.youtube.com/watch?v=p8Vw8FpW6C4


110/125

http://www.youtube.com/watch?v=B8Bw_8qx-5k

Fenomene în coroană – an de maxim (2000) și an de minim (2009)

http://www.youtube.com/watch?v=B8Bw_8qx-5khttp://www.youtube.com/watch?v=B8Bw_8qx-5khttp://www.youtube.com/watch?v=B8Bw_8qx-5khttp://www.youtube.com/watch?v=B8Bw_8qx-5k


111/125

http://www.youtube.com/watch?v=AytlcQcRWMg

http://www.youtube.com/watch?v=AytlcQcRWMghttp://www.youtube.com/watch?v=AytlcQcRWMg


112/125


113/125

particulele aruncate în spațiu de Soare seimprăștie în sistemul solar;

această mișcare a particulelor poartă numelede vânt solar;

este compus din protoni și electroni.


114/125

vântul solar are efecte:

▪ poate distruge rețelele

▪ poate distruge satelitii artificiali

▪ produce aurorele boreale

▪ poate distruge cozile cometelor


115/125


116/125

fenomene produse în atmosfera Pământuluila intrarea particulelor incarcate electric dinvântul solar;

particulele încărcate de la Soare excită gazuldin atmosferă care începe să emită fotoni.


117/125


118/125


119/125

STS - 120


120/125


121/125

Culoarea depinde de elementul chimic

▪ verde sau roșu – oxigen

▪ violet sau albastru - azot


122/125


123/125


124/125

cutremur produs de o erupție solară; magnitudine 11,3 pe scara Richter; într-o oră undele au parcurs 10 diametre al

Terrei.


125/125

05-soarele.pdf

Documents