c05:eliosismologia
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c05:eliosismologia [02/03/2010 16:03] – aggiunto box commenti - marco | c05:eliosismologia [09/10/2017 11:18] – Resa formule matematiche e giustificazione testo marco | ||
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Linea 1: | Linea 1: | ||
+ | ====== A5.4. Eliosismologia, | ||
+ | <WRAP justify> | ||
+ | Negli anni '60 del XX secolo si era scoperto, con una qualche | ||
+ | sorpresa, che la superficie del Sole risultava soggetta a moti | ||
+ | oscillatori. | ||
+ | di principio, l' | ||
+ | gassosa , e quindi fluida, mantenuta in equilibrio dalla sua | ||
+ | stessa forza di gravità (// | ||
+ | struttura, se sollecitata, | ||
+ | sua configurazione di equilibrio, ed è appunto questo quello che | ||
+ | avviene. L' | ||
+ | convettivi alla superficie del Sole, in grado di trasferire | ||
+ | energia meccanica all' | ||
+ | molto usata, si può riguardare al Sole come ad una campana o un | ||
+ | gong che risuona sotto le sollecitazioni dei moti convettivi. | ||
+ | Sarebbe peraltro più corretto ricorrere ad immagini quali quelle | ||
+ | di una massa gelatinosa posta in vibrazione. | ||
+ | |||
+ | La struttura solare risponde alle sollecitazioni con una enorme | ||
+ | quantità di possibili oscillazioni collegate alla propagazione | ||
+ | di onde acustiche che attraversano tutta la struttura. In | ||
+ | particolare si instaurano //onde stazionarie//, | ||
+ | oscillazione contraddistinti dai numeri quantici n, l, m delle | ||
+ | relative armoniche sferiche. A fianco di tali onde acustiche (modi | ||
+ | " | ||
+ | analogia con quanto ottenuto dalle indagini sismiche sulla | ||
+ | struttura dell' | ||
+ | tali onde ha consentito di ottenere importantissime | ||
+ | sulla struttura interna del Sole, aprendo cosÏ un inatteso ed | ||
+ | insperato campo di studio: l' | ||
+ | peraltro misure di estrema delicatezza, | ||
+ | l' | ||
+ | m/sec e la rivelazione di tali velocità tramite l' | ||
+ | Doppler sulle righe di assorbimento della radiazione solare | ||
+ | richiede di riuscire a valutare spostamenti Doppler dell' | ||
+ | un milionesimo della larghezza intrinseca delle righe stesse. | ||
+ | |||
+ | L' | ||
+ | relativamente recenti. Nei primi anni '90 diventava ad esempio | ||
+ | operativo il programma [[http:// | ||
+ | destinato a tenere sotto continua osservazione il Sole grazie a | ||
+ | sei stazioni di osservazione distribuite regolarmente in | ||
+ | longitudine. Nel 1995 veniva inoltre lanciato il satellite [[http:// | ||
+ | (SOlar and Heliospheric Observatory), | ||
+ | dedicata all' | ||
+ | disponibilità di informazioni sperimentali sull' | ||
+ | struttura solare ha stimolato un rilevante progresso nella nostra | ||
+ | capacità di produrre accurate previsioni teoriche sulla | ||
+ | struttura ed evoluzione non solo del Sole ma anche delle altre | ||
+ | stelle. L' | ||
+ | negli ultimi decenni del XX secolo anche grazie alla | ||
+ | disponibilità di moderni e veloci calcolatori elettronici, | ||
+ | dipende infatti criticamente dalla accuratezza con cui viene | ||
+ | descritto il comportamento della materia e della radiazione in | ||
+ | condizioni stellari. | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | {{: | ||
+ | \\ | ||
+ | **Fig. 5.17** Confronto dell' | ||
+ | SSM con i risultati eliosismologici. | ||
+ | |||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | </ | ||
+ | |||
+ | ** Tabella 2 ** Distribuzione di alcune grandezze fisiche lungo il | ||
+ | Modello Standard con diffusione microscopica | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | ^ M$_r$/M ^ R/R$_{tot}$ ^ logP ^ logT ^ log$\rho$ ^ L/L$_{sup}$ ^ $\varepsilon_N$ | ||
+ | |1.06E-07|6.91E-04|17.366|7.195|2.181|9.49E-07|1.71E+01|3.32E-01|0.397|\ | ||
+ | |4.12E-03|3.43E-02|17.332|7.184|2.141|3.45E-02|1.54E+01|3.31E-01|0.397| | ||
+ | |4.20E-02|7.92E-02|17.208|7.143|2.014|2.83E-01|1.06E+01|3.26E-01|0.397| | ||
+ | |8.88E-02|1.07E-01|17.100|7.109|1.914|5.01E-01|7.40E+00|3.19E-01|0.397| | ||
+ | |1.86E-01|1.48E-01|16.912|7.050|1.756|7.68E-01|3.63E+00|3.00E-01|0.397| | ||
+ | |2.71E-01|1.78E-01|16.758|7.006|1.637|8.87E-01|1.93E+00|2.80E-01|0.397| | ||
+ | |3.46E-01|2.04E-01|16.619|6.968|1.530|9.43E-01|1.05E+00|2.62E-01|0.397| | ||
+ | |4.46E-01|2.37E-01|16.423|6.919|1.380|9.80E-01|4.52E-01|2.41E-01|0.397| | ||
+ | |5.23E-01|2.65E-01|16.255|6.880|1.250|9.94E-01|2.21E-01|2.27E-01|0.397| | ||
+ | |5.79E-01|2.87E-01|16.122|6.850|1.146|9.98E-01|8.72E-02|2.18E-01|0.397| | ||
+ | |6.45E-01|3.16E-01|15.944|6.812|1.005|1.00E+00|2.84E-02|2.09E-01|0.397| | ||
+ | |7.06E-01|3.46E-01|15.758|6.774|0.857|1.00E+00|1.21E-02|2.02E-01|0.397| | ||
+ | |7.39E-01|3.65E-01|15.642|6.751|0.764|1.00E+00|7.21E-03|1.98E-01|0.397| | ||
+ | |7.79E-01|3.91E-01|15.484|6.720|0.637|1.00E+00|3.57E-03|1.95E-01|0.397| | ||
+ | |8.12E-01|4.17E-01|15.334|6.691|0.516|1.00E+00|1.82E-03|1.93E-01|0.397| | ||
+ | |8.45E-01|4.47E-01|15.159|6.657|0.374|1.00E+00|8.19E-04|1.91E-01|0.397| | ||
+ | |8.73E-01|4.77E-01|14.984|6.624|0.232|1.00E+00|3.66E-04|1.91E-01|0.397| | ||
+ | |8.90E-01|4.99E-01|14.865|6.601|0.135|1.00E+00|2.09E-04|1.92E-01|0.397| | ||
+ | |9.07E-01|5.24E-01|14.729|6.575|0.026|1.00E+00|1.10E-04|1.93E-01|0.397| | ||
+ | |9.23E-01|5.53E-01|14.572|6.544|-0.101|1.00E+00|5.11E-05|1.97E-01|0.397| | ||
+ | |9.40E-01|5.89E-01|14.383|6.506|-0.252|1.00E+00|1.98E-05|2.06E-01|0.397| | ||
+ | |9.50E-01|6.15E-01|14.250|6.478|-0.358|1.00E+00|9.84E-06|2.16E-01|0.397| | ||
+ | |9.58E-01|6.40E-01|14.120|6.449|-0.459|1.00E+00|4.80E-06|2.33E-01|0.396| | ||
+ | |9.66E-01|6.70E-01|13.968|6.411|-0.574|1.00E+00|1.93E-06|2.70E-01|0.396| | ||
+ | |9.74E-01|7.05E-01|13.785|6.356|-0.705|1.00E+00|5.54E-07|3.50E-01|0.396| | ||
+ | |9.79E-01|7.30E-01|13.655|6.306|-0.787|1.00E+00|1.83E-07|5.10E-01|0.396| | ||
+ | |9.83E-01|7.53E-01|13.520|6.252|-0.868|1.00E+00|5.38E-08|7.71E-01|0.396| | ||
+ | |9.88E-01|7.81E-01|13.352|6.186|-0.969|1.00E+00|1.10E-08|1.25E+00|0.396| | ||
+ | |9.91E-01|8.09E-01|13.158|6.109|-1.085|1.00E+00|1.61E-09|2.14E+00|0.396| | ||
+ | |9.93E-01|8.28E-01|13.023|6.055|-1.167|1.00E+00|3.94E-10|3.05E+00|0.396| | ||
+ | |9.95E-01|8.46E-01|12.873|5.996|-1.257|1.00E+00|0.00E+00|4.54E+00|0.396| | ||
+ | |9.96E-01|8.66E-01|12.696|5.926|-1.363|1.00E+00|0.00E+00|7.33E+00|0.396| | ||
+ | |9.97E-01|8.79E-01|12.563|5.873|-1.443|1.00E+00|0.00E+00|1.06E+01|0.395| | ||
+ | |9.98E-01|8.95E-01|12.382|5.802|-1.551|1.00E+00|0.00E+00|1.77E+01|0.395| | ||
+ | |9.99E-01|9.06E-01|12.248|5.749|-1.632|1.00E+00|0.00E+00|2.58E+01|0.394| | ||
+ | |9.99E-01|9.26E-01|11.936|5.626|-1.819|1.00E+00|0.00E+00|6.59E+01|0.392| | ||
+ | |9.99E-01|9.35E-01|11.778|5.564|-1.913|1.00E+00|0.00E+00|1.12E+02|0.391| | ||
+ | |1.00E+00|9.43E-01|11.613|5.500|-2.013|1.00E+00|0.00E+00|2.03E+02|0.389| | ||
+ | |1.00E+00|9.50E-01|11.458|5.440|-2.105|1.00E+00|0.00E+00|3.70E+02|0.387| | ||
+ | |1.00E+00|9.55E-01|11.312|5.383|-2.194|1.00E+00|0.00E+00|6.73E+02|0.384| | ||
+ | <WRAP justify> | ||
+ | Nel caso del Sole, la possibilità di confrontare le predizioni | ||
+ | dei modelli con i dati eliosismologici ha stimolato un grande | ||
+ | progresso in tali valutazioni, | ||
+ | l' | ||
+ | prededenza | ||
+ | livello microscopico per ogni specie ionica " | ||
+ | una velocità di migrazione | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | $$ v_i = \frac{T^{5/ | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | con | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | $$ \xi_i = A_T \frac{dlogT}{dr}+ A_P \frac{dlogP}{dr}+ A_C | ||
+ | \frac{dlogC_i}{dr}$$ | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | Siamo in presenza dunque | ||
+ | gravitazionale (//dlogP//) cui si aggiungono effetti di temperatura e | ||
+ | di concentrazione, | ||
+ | |||
+ | La considerazione di processi di diffusione si è rivelata un | ||
+ | ingrediente fondamentale per giungere a produrre modelli solari | ||
+ | che siano in buon accordo non solo con le caratteristiche | ||
+ | radiative del Sole (Luminosità e Temperature efficace) ma anche | ||
+ | con le caratteristiche strutturali rivelate dall' | ||
+ | Tali modelli (// | ||
+ | originalmente prodotti richiedendo che una struttura di 1 | ||
+ | M$_{\odot}$ con la composizione chimica originale della attuale | ||
+ | atmosfera solare raggiunga dopo 4.5 miliardi di anni le | ||
+ | caratteristiche del Sole. La condizione sull' | ||
+ | stime sull' | ||
+ | radioattivi contenuti nei meteoriti. | ||
+ | |||
+ | In tali procedure i modelli contengono due parametri liberi, la | ||
+ | //lunghezza di rimescolamento// | ||
+ | convezione superadiabatica e il //contenuto originale di elio//, non | ||
+ | direttamente ricavabile dallo spettro del Sole perchè le righe | ||
+ | dell' | ||
+ | ultravioletto. La lunghezza di rimesolamento governa il raggio | ||
+ | della struttura, mentre il contenuto di elio ne regola la | ||
+ | luminosità, | ||
+ | attuale corrispondeva ad una calibrazione di tali due quantità. | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | {{: | ||
+ | \\ | ||
+ | ** Fig. 5.18 ** Traccia evolutiva di un Modello Solare | ||
+ | Standard | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | Le strutture così calcolate risultano peraltro in grave | ||
+ | disaccordo con i dati eliosismologici che forniscono, ad esempio, | ||
+ | il velore di P/$\rho$ lungo tutta la struttura. L' | ||
+ | meccanismi di diffusione complica ovviamente le procedure, | ||
+ | perchè si deve anche ricavare una // | ||
+ | che, tenendo conto della diffusione atmosferica, | ||
+ | valore di Z/X ricavato dagli spettri del Sole attuale. Come | ||
+ | risultato di tale introduzione le valutazioni teoriche hanno | ||
+ | raggiunto un insperato grado di affidabilità, | ||
+ | nella Figura 5.17, che mostra l' | ||
+ | rapporto tra pressione e densità (P/$\rho$) all' | ||
+ | come ricavato dall' | ||
+ | teorico solare. Grazie anche a tali verifiche sperimentali, | ||
+ | oggi in grado di valutare con ragionevole precisione le storia | ||
+ | evolutiva delle stelle, in generale, ed in particolare quella del | ||
+ | nostro Sole. La **Figura 5.18** riassume schematicamente quanto oggi | ||
+ | sappiamo non solo sulla storia passata del nostro astro, ma anche | ||
+ | sulla sua prevista evoluzione nei prossimi 5 miliardi di anni. | ||
+ | </ | ||
+ | \\ | ||
+ | ---- | ||
+ | <fbl> | ||
+ | ~~DISQUS~~ |
c05/eliosismologia.txt · Ultima modifica: 29/05/2023 11:35 da marco