giovedì 28 gennaio 2016

Il Sole 2/3 - la zona estesa






























Se vi siete persi il 1° post sul Sole nessun problema, cliccate pure sul link Sole 1/3 - caratteristiche: dall'interno all'atmosfera.

Per andare direttamente invece al 3° post il link Il Sole 3/3 - La Luce che da la Vita.

Direi di iniziare questo 2° post con un bel riassunto in forma di slides, selezionate da una lezione di Franco Alladio di novembre 2014 (Associazione Euratom-ENEA sulla Fusione, Frascati Liceo Touschek, Grottaferrata) su "La Dinamo Solare, la Geodinamo e le Dinamo", di cui trovate come al solito il link completo alla fine del post. Mi è sembrato un riassunto ottimo del post precedente e un efficace modo per introdurre la zona estesa del Sole, visto che si parla di Plasma, di Dinamo e di fenomeni solari alla luce di questi 2 elementi. Se avete seguito bene il 1° post non avrete grosse difficoltà a comprendere le slides.

Visto che le slides sono in italiano, e poiché il blog è seguito anche da molti amici visitatori stranieri, riporto la sostanza del testo in basso sotto la slide con questo colore, così che sia più facile accedere al testo con copia incolla e traduttori per i visitatori non italiani.

Dopo affronteremo "la struttura estesa del Sole" e, nella seconda parte, proposte di esperienze scolastiche alternative, a cui tengo particolarmente, legate a 2 offerte dei Planetari sul territorio.

Prima di partire con le slides, 3 immagini riassuntive della sezione del Sole, che propongo in italiano, inglese ed ucraino per i nostri amici visitatori. Qua e là, quando e dove posso, metterò magari anche questo piccolo aiutino e modo per ringraziare tutti di seguirmi in questa bella avventura.

Italiano

















Inglese

















Ucraino

























Iniziamo. Slide 1.
























Ricetta della Dinamo: 
- partire con un fluido che conduca elettricità e calore
- rimescolare con espansioni, spinte di Archimede, rotazioni, viscosità
- insaporire con: (transizioni di fase e) un pizzico di correnti elettriche!

Per apprezzare la complessità che la materia mostra nei suoi comportamenti, l'attività magnetica del Sole (Dinamo Solare) può essere un magnifico esempio: una meteorologia di filamenti di plasma magnetizzati e rotanti che svolge nel terzo più esterno del Sole lo stesso ruolo che nuvole e fluidi svolgono nelle atmosfere planetarie...


Didascalie foto: 

centrale: Sole raggi x (falsi colori)
sinistra: ...come l'acqua sulla Terra
destra: ed il metano su Titano


Slide 2. Vediamo cos'è il plasma, anche se ne abbiamo già accennato nel post precedente ed anche nel post Nebulose 1/3.


Plasma si diventa: qualunque materiale arroventandolo abbastanza.
Il Sole però, diversamente dai pianeti, è costituito di "Plasma". Un plasma è essenzialmente un gas (completamente) ionizzato ovvero dissociato in elettroni e nuclei del tutto slegati e quindi conduttore così chiamato da Debye (1928) perché "plasmabile" con campi magnetici.

Sul termometro, dall'alto in basso:

- fusione controllata 150 milioni k
- centro del Sole 15 milioni k
- ionizzazione 10.000-20.000 k
- superficie del sole 6.000 k
- metallo fuso < 3.000 k
- acqua bollente 373 k
- ghiaccio 273 k
- zero assoluto 0 k = - 273 °C


Slide 3Nella slide sottostante, essendo le immagini piccole, vi trascrivo cosa è l'indicazione del testo, dall'alto in basso e da sinistra verso destra:
- ammasso di Galassie (cluster of galaxy, vedi post ammassi e superammassi di galassie 2/3)
- fusione magnetica
- fusione inerziale
- nebulosa
- corona solare
- fulmini-scintille
- aurora
- reattore industriale
- brillamenti-flames

Nel grafico verso l'alto abbiamo temperature sempre più alte, mentre verso destra densità di elettroni sempre maggiore. Il Plasma costituisce il 99% della materia visibile, molto interessante come informazione; inoltre quando è molto caldo non può reagire chimicamente, mentre è un eccellente conduttore di corrente elettrica e di conseguenza produce facilmente campi magnetici propri, altra cosa molto interessante. Poi come leggete nella slide di sotto, quando sono in gioco grandi movimenti di massa plasmatica, macroscopici, come "fiumi od oceani", accade una complessa interazione vicendevole: il movimento crea nuovo campo magnetico e a sua volta tale campo magnetico generato influenza il movimento.

























Plasma: si arroventa ma diventa capriccioso
Il plasma costituisce il 99% della materia visibile, se molto caldo è privo di atomi neutri, in tal caso non può reagire chimicamente ne far transizioni di fase.

Viceversa i plasmi sono capaci di condurre corrente elettrica anche meglio dei metalli, quindi producono facilmente campi magnetici propri.
Se poi il plasma si muove in modo macroscopico (fluido conduttore), la situazione si complica: il moto crea nuovo campo magnetico ed il campo magnetico a sua volta influenza il moto.
I plasmi sono sempre "animati" da fenomeni auto-organizzati (e talvolta in modo perverso!)


Slide 4Come si comportano i filamenti: che succede ad una sfera di plasma rotante e magnetizzata?
























Filamenti: il capriccio di sfrangiarsi
Ad esempio le sfere di plasma rotanti e magnetizzate tendono a filamentarsi
...sia come oggetti di laboratorio dal raggio di 1,4 metri
...che come stelle di diametro di 1,4 miliardi di metri

Didascalia: MAST, esperimento per la fusione a confinamento magnetico, Culham (UK)

Slide 5Filamenti magnetici o "tubi di flusso": corrente elettrica e campo magnetico insieme in un'unica struttura.

























Filamenti magnetici
I filamenti magnetizzati, qui si userà anche il termine "tubi di flusso": strutture che contengono al loro interno campo magnetico e corrente elettrica.

Didascalia: 
- un modello semplificato di un filamento magnetizzato (freccia blu = corrente elettrica, rossa campo magnetico)
- modelli più realistici di filamenti magnetizzati

Slide 6L'ottimo esempio delle "molle" e il significato di "advezione". Praticamente il plasma ci fa un regalo utile, grazie a tale advezione ci consente di vedere le linee di campo magnetico.
























Filamenti e Magnetoidrodinamica
Le linee di campo magnetico in presenza di corrente, se non si "spezzano" oscillano proprio come molle, parte delle spire possono scappar via di sguincio come molle se "troppo avvolte", oppure come molle si srotolano se "poco avvolte". La forza che si esercita sulla materia in presenza di campo magnetico e corrente elettrica è detta "Forza di Lorentz".
Quanto più il plasma è un buon conduttore, tanto più non può discostarsi dalle linee magnetiche: advezione magnetica. Spostare le linee di campo implica alterare le correnti elettriche: 
flussi di materia > correnti

Didascalia: il plasma fluisce invece lungo le linee magnetiche con facilità, ecco perché le linee di campo si "vedono"

Una bellissima immagine del plasma che fluisce lungo le linee magnetiche. Come al solito qui sembra di poter guardare una foto con dimensioni umanamente immaginabili, ma non facciamoci ingannare.
























E per aiutarvi a rimanere "con i piedi per terra", come si dice, posso infilare qui 2 foto-comparazioni che aiutano a ricordarci che stiamo sempre parlando di fenomeni come minimo colossali.....






























Slide 7Il Dipolo nel Sole. Del dipolo abbiamo già parlato quando abbiamo accennato alla dinamica della formazione delle aurore polari che seguono le linee del campo magnetico terrestre (post Aurore spettacolari).
























Il Dipolo: un magnete a sbarra
Il Sole si comporta come un Dipolo = magnete a sbarra che ogni circa 11 anni si rovescia di polarità

Didascalie: 
Bianco e Nero: polarità opposte del campo magnetico
Verde e viola: polarità opposte del campo magnetico
a destra: il campo dipolare medio sulla superficie del Sole è circa un Gauss

Slide 8Altro ottimo esempio delle "calamite solari".
























La danza delle Calamite Solari
1^ foto destra: In realtà le Macchie appaiono in coppia, come se un magnete a ferro di cavallo fosse presente sotto la superficie del sole

sinistra: giallo e blu, le polarità opposte del campo magnetico

2^ foto destra: L'inclinazione angolare dei fori d'uscita delle Macchie opposta sui due emisferi

Didascalia sotto: i campi delle Macchie solari possono aver l'intensità di alcune migliaia di Gauss


Slide 9Un utile esempio di cosa sia la "viscosità". Meno un materiale è viscoso (denso), più aumenta la turbolenza con movimenti vorticosi sempre più piccoli che contribuiscono a dissipare l'energia.
























Viscosità e Turbolenza nei Flussi di Materia
Didascalie prime 3 foto:
- Pece, altissima viscosità
- Miele, alta viscosità e diffusione viscosa
- Acqua, bassa viscosità

Didascalie foto in basso:
sinistra - Diminuendo la viscosità, il flusso di materia si fa turbolento, con vortici su scale sempre più piccole, che provvedono a dissiparne l'energia
destra - E' la turbolenza (non Bernouilli) a far volare gli aerei...


Slide 10Sono le correnti elettriche e i campi magnetici che in un corpo celeste rotante come una stella, consentono la convezione termica verso la superficie, cioè lo spostamento di calore verso l'esterno.
























Effetto Dinamo: correnti elettriche per la Convezione Termica (=spinta di Archimede)
Proudman e Taylor 1917 chiariscono che in un corpo rotante la vorticità di un fluido conduttore non viscoso ed in assenza di correnti elettriche, deve allinearsi con l'asse di rotazione.

Il Teorema di Proudman-Taylor indica che un corpo celeste rotante tenderebbe a produrre solo vortici colonnari (che ostacolano la convezione termica verso la superficie); entro un corpo celeste conduttore si innescano correnti elettriche e campi magnetici che, introducendo la Forza di Lorentz consentono la convezione termica.

Didascalie:
- in alto a destra: convezione termica
- in basso a destra: magneto-convezione in cui le correnti elettriche si addensano in strati e filamenti


Slide 11Anche se ci sono poche macchie solari, possono tuttavia esserci i "buchi coronali" ad emettere particelle di vento solare, per cui siamo, come dice il titolo sottostante, sempre sotto attacco.























Magnetosfera: sempre sotto attacco
Ma anche durante i Minimi Solari vi sono emissioni di particelle da "buchi Coronali" che in tali circostanze scendono verso l'equatore del Sole

Slide 12. Non solo la Terra ha uno scudo contro l'attività solare...
























Magnetosfere Planetarie
Molti altri pianeti del sistema solare sono dotati di campo magnetico proprio e quindi "difesi" da Magnetosfere rispetto all'attività solare.

Didascalia centrale:
Le Aurore Polari sono gli effetti delle particelle solari che penetrano nelle cuspidi polari delle Magnetosfere

Magnetosfere di:
- sinistra in alto, Giove
- sinistra al centro, Terra
- sinistra in basso, Mercurio
Aurore di:
- foto centrale, Saturno
- foto centro destra, Giove
- foto centro basso, Marte
- foto destra basso, Terra


Slide 13Le Eliosfere delle stelle.

























Magnetosfere anche per le Stelle: chi la fa l'aspetti!
L'effetto esteso dei campi magnetici stellari: le Eliosfere


Slide 14Una bella e ricca slide piena di indicazioni sui vari fenomeni elettromagnetici che la nostra stella e la nostra terra si scambiano, come dialogando tra loro; in effetti, nonostante le distanze incredibili, tutto è collegato non solo sul nostro pianeta ma anche nel macroscopico all'interno del Sistema Solare e poi oltre, bisogna solo avere "occhi" per saper guardare e "orecchie" per saper sentire, oltre agli strumenti adatti.
























Il colloquio tra Dinamo Solare e Magnetosfera Terrestre
Fenomeni su varie scale
Didascalie delle 2 colonne di foto di sinistra, del Sole, dall'alto in basso:
- Regioni Solari Attive
- Regioni solari con Magnetismo aperto
- Regioni solari Superattive
- Dinamo Solare
- Brillamenti Solari

- Emissioni coronali massive (CME)
- Flussi ad alta energia
- buchi Coronali
- CME interagenti intensificano i flussi di alta energia
- Particelle energetiche

Didascalia foto centrale:
E' in Vento Solare che trasporta l'energia

Didascalie delle foto di destra, della Terra, dall'alto in basso e da sinistra a destra:
- geomagnetismo
- Strati di corrente
- Fasce di Van Allen
- Correnti anello, Plasmasfera
- espulsione massa a impulso
- Aurore Polari
- Ionosfera, Termosfera, Mesosfera (vedi post atmosfera terrestre panoramica 1/4,  bassa 2/4, alta 3/4, viaggio tra i fenomeni 4/4)
- plasma-neutri
- Strutture nella Ionosfera
- Chimica delle Aurore, Polar Vortex
- Onde atmosferiche
- Correnti elettriche globali: fulmini Ionosferici, raggi cosmici


Slide 15Un bel riassunto di quanto visto nel post Il Sole 1/3, la struttura radiale del Sole.
























Struttura radiale del Sole
- Nucleo del sole (1/4 del raggio): plasma denso fino a 10 volte l'oro, temperatura tra i 15 e i 7 milioni di °C; qui avvengono le reazioni di fusione nucleare che forniscono l'energia alla Stella
- Zona Radiativa (fino a 2/3 del raggio): energia propagata per assorbimento e riemissione elettromagnetica; densità da quella dell'oro a 1/5 dell'acqua, temperatura da 7 a 2 milioni di °C; la radiazione vi permane per circa 200 mila anni!... non vi sono moti convettivi nel plasma
- Zona Convettiva (1/3 più esterno del raggio): densità da 1/5 dell'acqua a 1/10.000 dell'aria, temperatura da 2 milioni a 5.700 °C della Fotosfera (la superficie visibile)
- Corona Solare: meno densa della Fotosfera, ma temperatura risale fino a 3 milioni °C

Ed ecco una bella immagine particolareggiata di interno ed esterno del Sole.































Slide 16L'affascinante effetto delle "celle convettive", responsabili dell'effetto "granulazione" e in realtà celanti, al di sotto, l'enorme movimento di masse di plasma caldo verso l'esterno e freddo che rientra, detto "convezione termica" (esattamente come in una stanza il caldo va in alto spingendo giù il freddo in un ciclo continuo.
























Convezione termica alla superficie del Sole
Nella Fotosfera e nella sovrastante Cromosfera (spessa "solo" 2.000 km) appare chiaro il reticolo delle celle convettive costituito da "Granuli solari" di diametro superiore ai 1.000 km

Slide 17Nella prossima slide si fa presente che oltre alle celle convettive dovute alla convezione termica e al dipolo magnetico, le grandi responsabili del campo magnetico che fuoriesce dal Sole sono proprio le macchie solari.
























Macchie e Dipolo
- Foto di sinistra: tuttavia oltre al "tranquillo" reticolo di celle convettive appaiono le "Macchie Solari" costituite da coppie di polarità magnetica opposta
Foto di destra: a parte la struttura a "dipolo magnetico" il campo magnetico che fuoriesce dal Sole è in gran parte dovuto alle "Macchie Solari".


Slide 18Come abbiamo già visto nel primo post, e vediamo meglio tra due immagini, la zona convettiva assieme alla superficie ruotano in modo "differenziale", in modo quindi diverso ai poli rispetto all'equatore. mentre nella zona detta radiativa la rotazione è omogenea.
























Dinamo solare: superficie e abissi
- foto di sinistra: le strutture magnetiche associate alle Macchie Solari ruotano solidali con la rotazione della Fotosfera
- foto di destra: ma cosa accade di sotto?


Slide 19L'eliosismologia, un contributo molto utile ed interessante.
























Eliosismologia: guardare dentro il Sole
L'Eliosismologia è la tecnica ottica che misura le proprietà interne del Sole tramite l'osservazione delle onde che agitano come terremoti la Fotosfera (la superficie visibile del Sole), ed ha rivelato una complessità impensata di fenomeni

L'Eliosismologia ha rivelato la struttura interna del sole nella sua metà raggio più esterna e soprattutto la "Rotazione differenziale" del Sole.
Mappa del periodo di rotazione su se stesso del Sole, rotazione rigida in 28 giorni della "Zona Radiativa".
"Zona Convettiva": 25 giorni all'Equatore, 34 ai Poli, brusca discontinuità nella rotazione a 2/3 del raggio.

Slide 20. Che strana parola la "Tacoclina", eppure ha a che fare con la velocità..






















La rotazione differenziale del Sole: la Tacoclina
La transizione tra la Zona Convettiva e la Zona Radiativa è detta Tacoclina: è spessa meno del 4% del raggio del Sole e coincide con la discontinuità di rotazione del Sole
- sopra la Tacoclina rotazione differenziale
- sotto la Tacoclina rotazione rigida

Slide 21. Addentriamoci un po' in un terreno affascinante, che vedrete tramite queste slides diventa più accessibile: le macchie solari e i "tubi di flusso". Li abbiamo già accennati prima e ora diventano applicati in un discorso più chiaro.

























Filamenti avvolti
Dalle "Macchie Solari" in realtà fuoriescono "Tubi di flusso" con linee di forza avvitate ad elica: questo indica che i "Tubi di flusso" sono percorsi da intense correnti elettriche, cioé "Tubi di flusso e corrente"
L'Eliosismologia riesce a "vedere" la struttura del campo magnetico delle "Macchie Solari" fino a quasi 20.000 km sotto la "Fotosfera" e ne conferma la natura di tubi di flusso e corrente che emergono dalla "Zona Convettiva".

Slide 22. Comincia qui a diventare estremamente evidente come in certe foto che avete sicuramente visto e che vedrete, con il Sole sulla cui superficie si notano alti archi, non siano fotomontaggi o artefatti ma un fenomeno reale. E abbiamo sempre a che fare o con la chimica o con l'elettromagnetismo, forze e dinamiche che sono da sempre tutte intorno a noi, noi stessi siamo fatti di chimica ed elettricità e quindi pure di magnetismo.

Quindi tutto ciò che vediamo sulla superficie del Sole non è che la punta dell'iceberg.

























Emergere dall'Inferno
I "Tubi di flusso e di corrente" con linee avvitate ad elica provengono dalle Profondità della "Zona Convettiva".

Slide 23. Questa immagine è un tantino più complessa, ma sostanzialmente si parla del fatto che le linee del campo magnetico "corrono" in orizzontale anziché essere da polo a polo.
























Distorsioni sulla Tacoclina
La trasformazione del campo bipolare (da polo a polo) in campo toroidale (lungo i paralleli).
Nella "Zona Convettiva" la pressione del plasma domina sulla pressione magnetica: 
si ha un'advezione magnetica in cui i campi seguono il plasma.
Didascalia foto di destra:
Effetto "Omega", trasforma il campo lungo i meridiani in campo toroidale

Tramite la advezione magnetica la rotazione differenziale distorce le linee di campo magnetico e lo fa essenzialmente sulla Tacoclina

Slide 24. Anche se mi rendo conto che qui il discorso può essere un po' difficile da seguire, vi consiglio tuttavia di provare a leggere con attenzione perché qui spiega come si formano quegli affascinanti archi che sono i tubi di flusso, che il plasma segue disegnando quel bellissimo effetto che vediamo.
























Archimede
Testo foto di destra: sulla Tacoclina è presente un accumulo di linee di campo magnetico quasi allineate alla direzione toroidale (ai paralleli).
L'intenso calore che giunge dalla "Zona Radiativa" sulla Tacoclina la può perturbare e certe linee di campo magnetico si destabilizzano.

Testo foto di sinistra: Tubi di flusso si distaccano dalla Tacoclina, il loro campo magnetico interno li fa espandere, la loro materia si rarefà e per la spinta di Archimede galleggiano nel plasma circostante e risalgono come palloni aerostatici (post viaggio nell'atmosfera terrestre 4/4) verso la fotosfera.
Se sono "molle" sufficientemente avvolte (ovvero se contengono al loro interno abbastanza corrente elettrica) raggiungono la Fotosfera e la forano con le 2 polarità magnetiche delle Macchie.

Capite, sono molto diverse le macchie solari viste da questa prospettiva, in questo modo possiamo capire veramente come nascono e cosa c'è "sotto".

Slide 25. Qui sotto invece una bellissima slide che chiarisce in modo molto efficace come si può intendere la Tacoclina, un "oceano" di campo magnetico con tanto di uragani. Per questo si parla di meteorologia solare.
Considerate che la tacoclina è quella fascia in azzurro e invece la superficie che noi vediamo è la fotosfera, la riga tratteggiata.
























Dinamo solare = Meteorologia
La meteorologia dei filamenti di plasma magnetizzati e rotanti sul Sole

La "Tacoclina" oltre ad ospitare la discontinuità di rotazione del plasma può essere vista come un vero e proprio "oceano" di campo magnetico. Da tale "oceano" si alzano come "nuvole" filamenti magnetizzati di plasma che ruotano al loro interno come uragani; se l'uragano non è abbastanza avvolto (ovvero se la corrente elettrica che contiene non è sufficiente) si disfa lasciando ri-piovere il suo campo magnetico sulla Tacoclina.

Nella foto, testo centrale: "pioggia" che parte da sopra la Fotosfera

Ho trovato per caso anche questa immagine che aggiungo per i nostri amici visitatori ucraini.
























Slide 26. Come dice il testo, non possono mancare i fulmini, quelli che noi conosciamo come flares o "brillamenti". In effetti la loro potenza e velocità sono straordinarie, e si possono veramente apprezzare solo in video.
























Dinamo Solare: i Brillamenti Solari (Flares)

Ma oltre la pioggia e gli Uragani, sul Sole non mancano neppure i fulmini: una volta giunti nella Corona Solare i filamenti sono soggetti a riconnessioni magnetiche che prendono la forma di giganteschi fulmini ("Brillamenti Solari o Flares")


Slide 27. "Quando" il plasma riesce a staccarsi dalle linee magnetiche... vi ricordate la slide all'inizio, sui filamenti e la magneto-dinamica, dove si diceva che grazie al plasma, riusciamo a vedere le linee di campo magnetico grazie al fenomeno della "advezione"? Ecco qui si ribadisce.
























Flares e Riconnessione magnetica all'arrivo dei Filamenti nella Corona
Testo a destra della 1^ immagine:
Tuttavia in presenza di resistenza elettrica (effetto resistivo-Joule; il plasma è un conduttore ottimo... ma non un superconduttore!), se linee di campo magnetico vicine formano strutture topologiche con punti a "X", le linee si possono spezzare e poi ricongiungere attraverso fenomeni di "Riconnessione Magnetica", ed il plasma riesce a staccarsi dalle linee magnetiche.

Testo a sinistra della 2^ foto:
Nella "Corona Solare" la pressione magnetica domina la pressione del plasma: si ha una advezione magnetica in cui *il plasma segue il campo


Slide 28. Come avvengono i brillamenti o flares, la cui velocità è 1-10 MeV.
























Dinamo Solare: l'accelerazione di particelle nei Flares
I "Brillamenti Solari" dovuti alla Riconnessione Magnetica trasformano l'energia magnetica immagazzinata nei tubi di flusso che congiungono l'alto della Fotosfera al basso della Tacoclina e quindi vanno ad attingere all'immensa potenza nascosta nelle profondità solari a milioni di gradi °C...

I "Brillamenti Solari" accelerano fino ad alte energie (1-10 MeV) numerosi malcapitati nuclei che si trovano in vicinanza del punto di riconnessione e li scagliano nello spazio interplanetario

Slide 29. E le CME
























Dinamo Solare: Emissioni Coronali di Massa (CME)
In certi casi possono dar adito alle cosiddette "Emissioni Coronali di Massa (CME) in cui immense nuvole magnetizzate di plasma coronale vengono aggiunte nello spazio interplanetario all'emissione continua del "Vento Solare" da parte del Sole.


Slide 30. Lo sapevate della "Gonna di Ballerina" e del motivo per cui le comete hanno quella doppia coda?
Faccio anche notare il particolare importante che il vento solare investe costantemente la terra, non solo a momenti.
Velocità del Vento Solare 1-10 keV costante.
























Vento solare
Il vento solare continuo con protoni di energia 1-10 keV prende la forma di una Spirale di Archimede rotante nello spazio interplanetario che si alza ed abbassa: "Gonna di Ballerina" 
(causa della doppia coda delle Comete)

Investe con continuità la Terra ma viene schermato dal campo magnetico terrestre.

Testo a destra dell'ultima foto:
Vento emesso da strutture presenti sulla Cromosfea (che sta sopra la Fotosfera) ed emesso ancor di più dai cosiddetti "Buchi Coronali".

Slide 31. Qui si distingue la potenza dei fenomeni in base alla loro emissione: rispetto al vento solare, che come visto è costante, le CME hanno un effetto improvviso e violentissimo.
Velocità CME 10-100 MeV.
























Emissioni Coronalidi Massa (CME)

Testo 1^ foto:
ben più drammatica è l'emissione di protoni da 10-100 MeV nelle CME.

Testo 2^ foto:
Se la loro traiettoria è allineata sul pianeta Terra le CME si schiantano sulla "Magnetosfera Terrestre"


Slide 32. Ciclicamente ogni 11 anni il campo magnetico si inverte. La sottostante slide la metto solo perché abbiate presente i due tipi di effetti che hanno a che fare con le "dinamo" stellari: effetto Omega ed effetto Alfa.
























Dinamo Solare: l'inversione del campo ogni 11 anni

Per giustificarla: la Dinamo a Trasporto di Flusso

2 processi sono comuni a tutte le dinamo stellari

La rotazione differenziale (variabile sia radialmente che latitudinalmente) storce le linee del campo latitudinali (dipolari) in linee longitudinali (toroidali) e ne intensifica la forza
- Effetto Omega, localizzato sulla Tacoclina

L'ulteriore ritorcimento di tali linee di forza da parte di moti non simmetrici assialmente (come Coriolis) che le fanno rigirare nel piano latitudinale (dipolare)
- Effetto Alpha, localizzato sulla Tacoclina
- Effetto Alpha, localizzato in Superficie

Il risultato collettivo dell'effetto Alpha è la produzione di un campo magnetico lungo i meridiani

Slide 33. Questa l'ho trovata invece interessante poiché associa un minimo di macchie solari (detto minimo di Maunder) a periodi di grande freddo.

























La Dinamo a Trasporto di Flusso predice... sciagure?
Predizione 2007 dell'attività solare
Verificata  2014

Il Ciclo 25 (2020-2031) senza macchie solari?

Testo nella foto di destra:
Il Tamigi ghiacciato durante la piccola era glaciale del minimo di Maunder (1630-1710)

Testo in basso a sinistra:
Durante il minimo di Maunder delle macchie solari la piccola era glaciale


Slide 34. Dinamo stellari e stelle massicce.
























Dinamo Stellari: le stelle sono tante milioni di milioni

Testo 1^ foto:
La catalogazione delle Stelle in base a colore (e massa)

Testo sottostante:
La dinamo è presente anche sulle altre stelle ma soprattutto su quelle massicce ha dettagli diversi

Slide 35. Per ultima, la slide sottostante fa un breve riassunto del mio post quadruplo sull'atmosfera terrestre; se vi interessa capire come funziona e quali affascinanti fenomeni visibili e non visibili accadono in essa, vi consiglio di andare a gustarvelo: 1/4 visione d'insieme, 2/4 bassa atmosfera, 3/4 alta atmosfera e per ultimo lo speciale 4/4 viaggio attraverso l'atmosfera.
























Pericoli dalle Emissioni Coronali di Massa (CME)

Le CME (in gran parte composte di protoni ad alta energia) fortunatamente sono schermate dal campo magnetico terrestre e riempiono le "Fasce di Van Allen" in vicinanza della Terra. Ma i loro effetti elettromagnetici hanno già causato estesi danni a reti elettriche sulla Terra e con ogni probabilità arrivano anche ad influenzare la Meteorologia Terrestre alterando la ionizzazione della sottostante "Ionosfera Terrestre", che poi influenza l'atmosfera sottostante.


Per concludere questa prima parte di riassunto-estratto, includo qui anche 4 schede didattiche, del tipo usato per i dislessici, di cui ho già in passato usufruito; la loro estrema semplificazione risulta assai comoda per fare il quadro della situazione: sono schede didattiche per il pubblico italiano su questo argomento.




























La parte interna: attenzione, c'è un errore, è stato scritto zona "radioattiva", ma come ho spiegato nel post Il Sole 1/3 si tratta di "radiativa", cosa ben diversa. Ovviamente l'ordine delle 3 zone non è quello riportato qui sotto.
























La superficie: qui la foto in realtà riprende la cromosfera, perché la fotosfera ha un aspetto molto più liscio ed omogeneo e la granulazione è visibile avvicinandosi molto.

























Infine l'atmosfera del Sole:






















Ora bisogna parlare della struttura estesa del Sole, affrontando alcuni termini così apparentemente astrusi e complicati, che poi vedrete riusciranno a diventare più accessibili:
- Eliosfera
- Eliopausa
- Termination shock (urto frenante)
- Eliosheath (elio-guaìna)
- Bow shock (onda d'urto di prua)

















Eliosfera

E' quella regione dello spazio delimitata dall'eliopausa, nella quale la densità del vento solare è maggiore di quella della materia interstellare; in pratica è una gigantesca bolla magnetica (quindi non visibile direttamente) che contiene il Sistema solare, il campo magnetico solare e il vento solare. Il Sole infatti, nel suo movimento lungo la galassia, emette un vento solare che crea tale bolla che va al di là del sistema solare. 



L'eliosfera assorbe i Raggi Cosmici (post Alta atmosfera 3/4 e post Viaggio attraverso l'atmosfera 4/4) e, a causa dell'impatto con queste forti radiazioni provenienti dall'esterno, non ha la forma di una sfera perfetta ma è caratterizzata da una superficie irregolare di dimensioni variabili a seconda del ciclo solare.






Veniamo qui alla foto di inizio post: cos'è quella forma gialla?


(propongo qui un estratto dell'articolo che trovate in fondo al post). 
A proposito della forma dell'Eliosfera, gli scienziati per anni hanno immaginato una lunga coda di cometa che si estende migliaia di volte la distanza dalla Terra al Sole; in uno studio di questi ultimi anni, invece, si suggerisce che il campo magnetico solare influisca sulla forma a larga scala dell'eliosfera e "in modo molto più significativo di quanto si pensava in precedenza", aggiunge Merav Opher, professore associato di astronomia e direttrice del Center for Space Physics dell’Università di Boston.

Nel modello sviluppato da questa ricerca dell'Università di Boston, il campo magnetico schiaccia il vento solare lungo gli assi nord e sud, producendo 2 getti che vengono poi spinti verso il basso dal flusso del mezzo interstellare, attraverso cui si muove l'eliosfera. La coda dell'eliosfera, secondo questo modello, non copre grandi distanze ma è divisa in due dai getti e la forma dei getti è molto simile a quanto visto in altre stelle o nei buchi neri.

Nell'immagine quindi la forma gialla è l’eliopausa, il confine tra l’eliosfera e il mezzo interstellare. Il Sole si trova al centro di questa bolla, troppo piccolo per essere visibile. Le linee grigie rappresentano il campo magnetico solare, mentre quelle rosse il campo magnetico interstellare. Crediti: M. Opher

James Drake, co-autore dell’articolo e professore di fisica e direttore del Joint Space Science Institute dell’Università del Maryland, ci aiuta accompagnando all'immagine un esempio piuttosto pratico:
"immaginate un tubetto di dentifricio con degli elastici che lo avvolgono; nel nostro caso il dentifricio è il getto di plasma, mentre gli elastici sono gli anelli di campo magnetico solare. I campi magnetici possiedono una tensione, proprio come gli elastici, perciò è come se gli anelli “spremessero” il getto. Immaginate di avvolgere il vostro tubetto di dentifricio con fermezza e con un gran numero di elastici, e che questi spingano il dentifricio fuori dal tubetto".

Perché studiare l'Eliosfera è così importante?

Uso le parole della Opher per rispondere: svelare questi misteri sarà molto importante per i viaggi nello spazio. L’eliosfera si comporta come "un bozzolo protettivo, che filtra i raggi cosmici galattici". Capire i fenomeni fisici che producono la forma dell’eliosfera ci aiuterà a comprendere meglio questo prezioso filtro.






















Da giugno 2011 si suppone che l'eliosfera sia piena di "bolle magnetiche" (ognuna larga circa 1 UA), che creano la "zona schiumosa", come si vede nell'immagine sopra.

Per mancanza di dati precisi non si è riusciti ancora a stabilire la reale estensione dell'eliosfera; probabilmente, si sviluppa fino ad un minimo di 100 UA dal Sole (post distanze).


Riuscire a capire bene tutti i fenomeni legati all'eliosfera, sarà utile per i viaggi nello spazio. L'eliosfera infatti, protegge dai raggi cosmici galattici (come abbiamo appena visto) e capirne la forma farà comprendere meglio questo filtro importante. 


Ora abbiamo, diciamo, 3 "confini" dove la battaglia tra vento solare e mezzo interstellare subisce esiti diversi:

- Termination shock: situazione di parità, il vento solare, pur continuando ad avanzare, rallenta fino a velocità subsoniche
- Eliosheath: battaglia vinta dal mezzo interstellare, il vento solare è drammaticamente smorzato rispetto al termination shock
- Eliopausa: vittoria assoluta del mezzo interstellare che ferma completamente il vento solare

Ci sarebbe poi pure un 4° confine, il bow shock (nel quale il vento solare cade bruscamente a contatto con la magnetopausa) ma si è scoperto che il nostro Sistema Solare e relativa Eliosfera viaggiano a velocità troppo basse per crearlo per cui si forma un effetto molto più leggero.


Termination Shock

E' la regione dell'eliosfera in cui il vento solare rallenta fino a velocità subsoniche a causa delle interazioni con il mezzo interstellare. Ciò causa compressione, riscaldamento e un cambio nel campo magnetico.









Si ritiene che nel nostro sistema solare il termination shock si trovi ad una distanza compresa tra 75 e 90 UA dal Sole. Il confine non è fisso, ma mutevole a seconda delle variazioni dell'intensità dell'attività solare, cioè a seconda delle espulsioni di gas e polveri dal Sole.




Ma perché è definito così? 

Lo shock (in italiano urto, si potrebbe anche definire "urto di rallentamento") si presenta perché le particelle del vento stellare sono emesse dalle stelle a circa 400 km/s, mentre la velocità del suono nel mezzo interstellare è di circa 100 km/s (la velocità esatta dipende dalla densità che varia anche considerevolmente a seconda dei casi). Il mezzo interstellare, sebbene poco denso, possiede una pressione costante. La pressione del vento stellare, invece, irradiandosi quest'ultimo in forma sferica, decresce col quadrato della distanza; così, a una certa distanza dalla stella, la pressione del mezzo interstellare diventa sufficiente a rallentare il vento solare fino a velocità inferiori a quella del suono; questo provoca un'onda d'urto.

Oltre il termination shock vi è un altro confine che abbiamo già visto, l'eliopausa, che è il punto in cui il vento solare viene fermato completamente dal mezzo interstellare.


Eliosheath

L'eliosheath o elio-guaina è la regione dell'eliosfera che inizia dal termination shock, o meglio la zona compresa tra il termination shock e l'eliopausa, nella eliosfera, al bordo più esterno del sistema solare, dove il vento solare è drammaticamente smorzato rispetto al termination shock
Qui il vento solare è intenso, compresso e turbolento a causa della sua interazione con lo spazio interstellare. La sua distanza dal Sole è compresa all'incirca tra 80 e 100 unità astronomiche (UA). Nel punto ventoso, la sua larghezza è stimata tra le 10 e le 100 UA. La distanza precisa dall'eliopausa è incerta.



Eliopausa

E' il confine dell'Eliosfera, dove la forza del vento solare non è più sufficiente a spingere indietro il "mezzo interstellare", infatti è il punto in cui il vento solare viene fermato completamente dal "mezzo interstellare"; spesso viene considerato come il confine esterno del sistema solare.

Una definizione alternativa è che l'eliopausa è la magnetopausa tra la magnetosfera del sistema solare e le correnti di plasma della galassia.

Un'altra definizione porta la nostra attenzione sul "plasma" (etichetta "plasma" oppure post Nebulose 1/3 e anche Il sole 1/3): 
il Sole è in moto rispetto alle stelle vicine con una velocità di ca. 250 km/s (post la Via Lattea). 
La struttura dell’eliopausa dipende dall’interazione di 2 plasmi:
il vento solare, che si espande radialmente dal Sole a velocità supersoniche (dell’ordine di 400 km/s)
il plasma interstellare (o "mezzo interstellare", un gas ionizzato assai rarefatto che riempie gli spazi interstellari), in moto rispetto al Sole alla velocità di ca. 20 km/s

Essendo entrambi permeati da campi magnetici (rispettivamente, il campo magnetico interplanetario e il campo magnetico interstellare), questi due plasmi non possono compenetrarsi, ma fra di essi deve crearsi una superficie di separazione (discontinuità), detta appunto eliopausa.




All'interno dell'eliopausa c'è un altro confine, chiamato "termination shock", dove le particelle del vento solare, fino ad allora supersoniche, vengono rallentate a velocità subsoniche.







Bow Shock

Il bow shock (letteralmente "onda d'urto di prua" o arcuata) è un fenomeno della magnetosfera planetaria o stellare.

È il confine nel quale il vento solare cade bruscamente a contatto con la magnetopausa. Il bow shock della Terra è di circa 100-1.000 km di spessore e si trova a circa 90.000 km dalla Terra.

Attenzione però: nuovi dati raccolti dalla missione Ibex della Nasa mostrano che non esiste nessun Bow Shock nel nostro Sistema Solare ai confini con lo spazio interstellare.
Per anni, gli scienziati ritenevano che un “bow shock” (l’onda d’urto di prua)  fosse presente al di fuori dell’eliosfera del nostro Sistema Solare e avrebbe potuto muoversi attraverso lo spazio interstellare, simile al boato prodotto dall’onda d’urto generata da un aereo quando si muove in un fluido con velocità superiore alla velocità del suono.

Ora, la missione Interstellar Boundary Explorer (Ibex) della Nasa ha scoperto (maggio 2012) che il nostro Sistema Solare e la sua eliosfera si muovono attraverso lo spazio interstellare troppo lentamente per formare un bow shock e quindi quest’ultimo non esiste all’esterno del nostro Sistema. Invece, si formerebbe un’onda più leggera. I dati dell’Ibex hanno dimostrato che l’eliosfera, infatti, si muove attraverso la nube interstellare locale (post Vicinato e gruppi di galassie 1/3) ad una velocità di circa 83,685 km orari, approssimativamente 11,265 km/h più lenta di quanto si pensasse finora. Ma questa velocità lenta è sufficiente per creare qualcosa di simile a un’increspatura del mare piuttosto che un vero e proprio urto.




















Come  le sonde Voyager avevano rilevato nel passato, la sonda Ibex ha confermato che il campo magnetico è più forte nel mezzo interstellare e quindi richiede una velocità più rapida per produrre un bow shock.




Come è nato e quando morirà il Sole?



Sul come è nato ecco un'immagine molto sintetica che fa giusto al caso nostro. 

Nella seconda spiegazione ricorderete, come avevamo già detto, che dalla fusione nucleare 4 nuclei di Idrogeno vengono trasformati in 1 nucleo di Elio e la differenza è trasformata in energia .





La Nascita del Sole

- Il Sole ha avuto origine da una nebulosa. E' il frutto della raccolta di gas e polveri intorno ad un nucleo di aggregazione che ha raccolto la maggior parte della materia nebulare.
- Il Sole trasformava e consumava l'idrogeno, trasformandolo in elio ed in energia che irradiava nello spazio.

Mentre per la dinamica della formazione del Sistema Solare, ecco un'altra immagine molto comprensibile.



Dall'alto in basso e nel senso delle frecce:
- nube di gas e polveri
- nebulosa in rotazione
- collasso gravitazionale
- collasso e appiattimento
- nebulosa solare
- protosole e protopianeti
- sistema planetario

Ogni ora, il Sole espelle nello spazio 1 miliardo di tonnellate di gas ad una velocità massima di 2 milioni di km l'ora (post la Via Lattea). Nonostante questo dato, che già da solo appare incredibile e al di là della nostra umana comprensione, in realtà il Sole è così enorme che può continuare a bruciare per miliardi di anni.
La fusione nucleare e' autoregolata in modo tale che l'emissione di energia sia stabile nel tempo; le riserve di idrogeno nel nucleo non sono pero' illimitate e la durata totale di questo processo e' di circa 10 miliardi di anni.

Poiché l'eta' del Sole e' stata stimata 5 miliardi di annitra altri 5 miliardi di anni la fusione cesserà ed esso comincerà a trasformarsi, diventando più freddo e meno luminoso, cioè una Gigante rossa.

I suoi strati esterni si espanderanno inghiottendo i pianeti più vicini, tra cui la Terra, dopodiché finirà la sua vita come nana bianca, diventerà cioè una stella molto calda e densa ma poco luminosa, e si spegnerà lentamente fino a diventare una Nana nera (post Il sole 1/3 finestra sulla vita delle stelle).

Vita e Morte di una Stella
La stellina dice: 
che ne sarà di me?

Dall'alto in basso e in senso orario:
- esplosione
- è il nucleo originale (riferito alla Nana Bianca) e spegnendosi diventa Nana Nera
- è il nucleo originale e si muove molto velocemente su se stesso > detto Pulsar
- se la stella di partenza era davvero grandissima diventa un Buco Nero
- esplosione

Finestra azzurra:
Una stella inizia a trasformarsi quando esaurisce le sue reazioni chimiche interne


Una nota interessante sul perché la nostra stella abbia una forma sferica.



Le forze che agiscono all'interno del Sole e il cui equilibrio permette alla nostra stella di mantenere la sua forma tipicamente sferica sono:

- la gravità, che agisce verso l'interno

- le reazioni nucleari, che agiscono verso l'esterno

Il Nucleo è lo strato più interno del Sole, dove avvengono le reazioni di fusione nucleare (H + H = He)


Infine voglio aggiungere quest'ultima immagine che è un riassunto molto utile che riguarda la velocità degli effetti solari dinamici e di quelli costanti sulla Terra.


- Sunlight (8 minutes constant)
- Flare x-ray Emission
- Radio Noise Emission (lasts a few days)
- light particles
- Energetic Particles
- Magnetic Storm (lasts a few days)
- Solar Wind (4 days constant)


S C U O L A

Alla conclusione di questo post riservo un piccolo spazio per un argomento a cui tengo particolarmente, la nostra amata Scuola: le proposte dei Planetari di Padova e Rovereto (Tn).
Prima di procedere però, nel caso uno non lo sapesse:
che cos'è un Planetario?

E' una struttura che permette di riprodurre un cielo realistico in una stanza, proiettando i diversi oggetti celesti e i loro moti apparenti.

E' possibile osservare:
- il percorso diurno del Sole, dall'alba al tramonto
- l'arrivo della notte e la comparsa delle stelle
- l'effetto della rotazione della Terra a diverse latitudini
- le stagioni astronomiche
- l'esplosione di una supernova
- la forma e il moto di una galassia simile alla Via Lattea
- le costellazioni dello Zodiaco
- i pianeti del Sistema solare e la Luna

Ma chi ci è stato, aggiungo, sa che un planetario è molto di più, è una magia anche per i grandi, non solo per i piccoli, è la possibilità di entrare per una mezzora o un'ora nell'universo, comodamente seduti in poltrona (o anche solo su panchette di legno, la magia non cambia), ed essere proiettati in mezzo alle stelle senza disturbi tipo luci, inquinamento, rumori, suoni.... tutto bello, nitido, accogliente e avvolgente... e quando l'operatore che muove la magia è bravo, si parte con l'ipervelocità, il salto nell'iperspazio, a velocità di curvatura.... engaged! Assicurato


Sezione Scuola - un'esperienza da provare:
il "laboratorio Solare" 
del Planetario di Padova

Per scuole primarie e secondarie di primo e secondo grado. Anche per pubblico e gruppi.
Il Laboratorio Solare si divide in due parti:


1) 20 minuti di presentazione in cupola, con proiezioni dove, giocando con la luce e i colori, si mostra in modo semplice e diretto come da questa si possano ottenere informazioni sul Sole e le stelle
2) 1 ora circa di osservazione diretta del Sole, in piena sicurezza, con gli strumenti del Planetario.

Strumentazione utilizzata:

- Spettroscopio solare per l'osservazione diretta dello Spettro visibile del Sole con le numerosissime righe di assorbimento (Righe di Fraunhofer)

- Telescopio riflettore da 5 pollici con filtro solare (Astrosolar) per l'osservazione in 'Luce Bianca' delle Macchie Solari e delle Facole.

- Telescopio rifrattore con filtro H-Alpha per l'osservazione della Cromosfera del Sole e dei fenomeni come le Protuberanze, Filamenti, Macchie Solari e Regioni Attive.

Tutti gli strumenti in dotazione, per l'osservazione del Sole, rispondono agli standard internazionali di sicurezza. In Planetario di Padova è possibile visionare la documentazione relativa alle caratteristiche tecniche e di sicurezza degli strumenti in uso.


Consigliato per:
Tutti

Durata:
Circa 1 ora e 1/2

Contenuti:
- Luce, colori, filtri
- Oscuramento al bordo solare
- Macchie solari e loro morfologia
- Facole
- Protuberanze
- Filamenti
- Spettro solare
- Righe di Fraunhofer e gruppi caratteristici di righe

Obiettivi:
- Acquisire qualche elementare nozione sulla luce, lo spettro elettromagnetico, la percezione
- Sperimentare l'osservazione di fenomeni fisici riguardanti il Sole
- Comprendere l'importanza della luce e della radiazione elettromagnetica quale veicolo di informazioni relative ad ogni corpo celeste, che ci consentono di comprendere il Cosmo


L'offerta didattica del Planetario di Rovereto (Trento) - Fondazione Museo Civico


Perché proprio Rovereto? Semplice, perché è la mia città natale ed anche la città dove ho trovato il mio amore.

E' possibile scaricare dal Sito del Museo un libretto in lingua italiana che fornisce tutti i dettagli della didattica svolta dal Museo, di cui farò qui solo un breve riepilogo per chi fosse interessato.

Nel libretto sono elencate diverse proposte molto interessanti per la Scuola dell'Infanzia, le elementari, medie fino ad arrivare a consulenze per le tesine sia di 3^ media che di maturità a carattere astronomico.

La Sezione Astronomia ha a disposizione il Planetario, l'Osservatorio Astronomico di Monte Zugna e Sperimentarea; in ognuno di questi luoghi è possibile svolgere attività didattiche mirate ed adeguate al diverso grado di scolarizzazione.

Le proposte, a seconda dell'età dei bambini e del grado scolastico frequentato, durano da 1 ora fino alle 3 ore nel caso di attività motorie associate. Qualche esempio:

*Il Sole e le sue magie
Il percorso porterà i bambini a scoprire alcune caratteristiche del Sole e cosa “il Sole fa alla Terra” attraverso un racconto con protagoniste le tre amichette Lalla, Unghi e Chinalù.

*Il cielo tra le dita
Il cielo attorno a noi è in continuo mutamento: si rischiara, si illumina, si oscura, mentre Sole, Luna e stelle compiono in esso, quasi come in un immenso palcoscenico, le loro evoluzioni. Attraverso la mimica, la gestualità, la musica, il canto e con un divertente tecnica di memorizzazione, bambini e bambine, a bordo della navicella spaziale “Fantasia”, potranno scoprire, riconoscere e ricordare molti di questi scintillanti personaggi che, da tempi immemorabili, partecipano alla rappresentazione.

*Un mondo di colori
ll percorso porterà i bambini a indagare i diversi modi in cui appare il mondo in cui viviamo, al variare dei momenti della giornata: alba, dì, tramonto, notte, attraverso una storia narrata dentro il planetario. Seguirà un’attività di laboratorio artistico, con l’intento di favorire la creatività, la riflessione e l’elaborazione su quanto appreso. In collaborazione con la sezione Astronomia

*A spasso tra i pianeti
I bambini saranno guidati alla scoperta dei principali oggetti del Sistema Solare.
Da associare ad una attività pratica/motoria:
Girotondo dei pianeti
I bambini saranno coinvolti in un gioco motorio in cui si rappresenta il Sistema Solare.
Costruiamo il nostro sistema solare
Durante l’esperienza verrà realizzato dai bambini un modello del Sistema Solare da tenere in classe.

Per le ultime classi elementari, la scuola secondaria di 1° e 2° grado sono possibili poi diverse modalità di svolgimento delle lezioni di astronomia:
- lezione al Planetario
- lezione al Planetario e successiva lezione teorica a tema con supporto di power point
- lezione al Planetario e successiva visita guidata ad "Un giro cosmico" con approfondimento di un tema a scelta

E poi i fantastici laboratori creativi per le classi elementari, realizzati con materiali facilmente disponibili:
- zuppa di stelle: le costellazioni in barattolo
- a ognuno il suo pianeta
- sistema solare da tavolo
- meridiana tascabile
- l'eclissi in una mano
- una luna tutta mia
- dalla terra alla luna

Infine le attività osservative presso l'Osservatorio Astronomico di Monte Zugna, destinate alla scuola primaria (classi V), alla scuola secondaria di 1° e 2° grado:

- una giornata con il Sole (che prevede tra l'altro osservazione delle macchie e dello spettro e delle protuberanze solari)
- osservazione serale sul Monte Zugna
- due giorni sul Monte Zugna (esperienza residenziale per approfondire i temi dell'astronomia, delle scienze naturali e della storia
- sul Monte Zugna (un'uscita di un'intera giornata in collaborazione con il Museo della Guerra per visitare i resti di costruzioni militari,trincee e postazioni di artiglieria, e poi dedicarsi all'Osservatorio Astronomico)


Due parole sull'Osservatorio sul monte Zugna, dove si possono vivere esperienze residenziali.

L’Osservatorio Astronomico della Fondazione Museo Civico di Rovereto è situato sul Monte Zugna a circa 1.620 m di altitudine e dispone di una  cupola di 4 metri di diametro all’interno della quale si trovano
3 telescopi:

- il principale, con uno specchio primario di 50 cm di diametro, dedicato soprattutto alla ricerca e all’osservazione di oggetti deboli

- un rifrattore del diametro di 18 cm, adatto in particolare all’osservazione della Luna e dei pianeti

- un altro rifrattore del diametro di 10 cm dotato di un filtro H-alpha, usato esclusivamente per l’osservazione del Sole.

Oltre agli strumenti presenti nella cupola l’Osservatorio è dotato di un telescopio solare, il "celostata", che consente di osservare il disco solare – con le eventuali macchie - e lo spettro della luce del Sole.
Privati, gruppi e scolaresche, possono richiedere osservazioni sia diurne che serali.







Dicevo che si possono vivere esperienze residenziali in quanto vicino all'Osservatorio si trova il Rifugio monte Zugna, ed ecco solo per informazione la breve descrizione riportata sul sito:
"...al piano terra, Bar e sala ristorante da 90 coperti. Al primo piano 2 camerate da 14 e 12 posti su letti a castello e 6 stanze dai 2 agli 8 posti. Al piano seminterrato un magazzino per le moto e gli sci.
Il rifugio è dotato di radiotelefono e di rete WI-FI , il riscaldamento viene assicurato da stufe a legna il cui combustibile viene ricavato dall’annuale pulizia dei boschi, l’energia elettrica viene fornita da un grande impianto fotovoltaico, l’acqua utilizzata è quella piovana debitamente trattata , tutto ciò rende la struttura altamente ecocompatibile."


Infine, ecco la foto di un modellino piuttosto grande di sezione del Sole in occasione della "Giornata del Sole" tenuta presso Villa Smeraldi a San Marino di Bentivoglio nel 2008..
























Prima di salutarci voglio però aggiungere due ultimi contributi: una breve spiegazione dell'uso così diffuso dei sistemi di filtratura nell'osservazione del nostro astro, e un video di circa 5 minuti preparato dalla Nasa. Le due cose sono in realtà collegate.

Perché usare filtri diversi per studiare il Sole?
Intanto quelli che io chiamo qui genericamente "filtri" sono in realtà intervalli di lunghezze d'onda, quella che in altre sedi abbiamo già analizzato come la radiazione elettromagnetica, di cui la luce visibile è solo una minima porzione.
Cosa vediamo quindi nella foto qui sotto?
Lo spicchio più grande giallo-rosso è il Sole osservato nello stesso intervallo di lunghezze d'onda alla quali il nostro occhio è sensibile.
Cosa rappresentano invece gli spicchi piccoli?
E' sempre ovviamente il Sole, ma visto a diverse lunghezze d'onda nell'ultravioletto (lunghezze d'onda più piccole di quelle della luce visibile).

Partendo da sinistra abbiamo onde elettromagnetiche dell'ordine di un centinaio di miliardesimi di metro (spicchio rosa) fino a una decina di miliardesimi di metro (spicchio verde).

La superficie del Sole è "gialla" e ha una temperatura di circa 5.700 °C, ma le cosiddette eruzioni solari (brillamenti o flares) possono raggiungere temperature, come abbiamo visto, anche incredibilmente più elevate, come 6 milioni °C. In questo caso dunque non possiamo osservare questi fenomeni nello stesso intervallo di lunghezze d'onda della luce visibile (post 3/4 alta atmosfera o post Big Bang oppure etichetta "radiazione elettromagnetica"); questo perché un oggetto che emette nella luce visibile ha una temperatura più bassa.
Per la temperatura delle eruzioni solari vanno bene circa 10 miliardesimi di metro.
Inoltre, studiando il Sole a diverse lunghezze d'onda (quindi utilizzando diversi filtri) si possono studiare meglio anche i fenomeni che coinvolgono il campo magnetico solare.

Eccoci al video, di cui riporto il testo così come uscito ufficialmente.
Per celebrare i 5 anni nello spazio del Solar Dynamics Observatory della NASA (SDO 2010-2015), l’agenzia spaziale statunitense ha reso pubblico un video in time-lapse dell’attività del Sole nel corso di questi 5 anni. Il bellissimo filmato mostra scene dettagliate del lato rivolto verso la Terra del sole 24 ore al giorno.
I colori differenti della superficie solare che si possono notare di volta in volta nel corso del video rappresentano diverse lunghezze d’onda della luce ultravioletta estrema, della luce ultravioletta, e della luce visibile che a loro volta corrispondono a materiale solare a diverse temperature.




Bene, direi che la panoramica sul funzionamento e sulla struttura della nostra stella l'abbiamo vista e può bastare, ora potete tornare al post 1/3 Il Sole per rivedere la sua struttura oppure potete passare al  post 3/3 Il Sole - La Luce che da la Vita per godervi le splendide immagini che oggi ci arrivano da sonde super tecnologiche che lo studiano e ne monitorano i fenomeni costantemente, ma anche per poter vedere alcuni altri video molto efficaci ed affascinanti.

Non perdetevi anche il video del viaggio simulato del fotone verso i pianeti del Sistema Solare.


Per poter apprezzare la foto astronomica del giorno ecco due riferimenti della Nasa:
http://apod.nasa.gov/apod/astropix.html
https://plus.google.com/+AstronomyPictureOfTheDay/posts

Lezione a slide di Franco Alladio
http://slideplayer.it/slide/2842354/

Sito del Museo civico di Rovereto (Tn)
http://www.museocivico.rovereto.tn.it/planetario

sito del Planetario di Padova
http://www.planetariopadova.it/SpettacoloScuole.php?Spet=6

Un modello della nuova Eliosfera del Sole
http://www.media.inaf.it/2015/02/20/un-nuovo-aspetto-per-leliosfera/



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