Il Sole

Sopra la zona radiattiva dove l’energia è trasportata dai fotoni si trova una zona di transizione chiamata infatti Zona di interfaccia o Tachocline. Questa zona è stata individuata come la zona dove si generano i campi magnetici per effetto dinamo.
 Cambiamenti di velocità di flusso nel plasma ionizzato  attraverso lo strato possono infatti distorcere le linee di forza del campo magnetico e renderle più intense, è li dove si generano i cambiamenti magnetici che dopo danno luogo ai fenomeni fotosferici. Infatti la Tachocline si trova sopra la zona radiattiva dove la rotazione del plasma si comporta come un corpo solido e sotto la zona convettiva dove il plasma ruota in maniera differenziale comportandosi come un fluido. La Tachocline ha un spessore di circa 50000km ed è li dove i campi magnetici poloidali si trasformano in toroidali provocando cosi l'inizio di un nuovo ciclo.
I campi magnetici toroidali provocherebbero per pressione magnetica la formazione di bolle di plasma che essendo con minore densità del plasma che lo circonda salirebbero sulla superficie provocando delle regione attive.

La zona convettiva è lo strato interno del sole che è a contatto con la superficie chiamata fotosfera.
Questa zona si trova sopra alla zona di interfaccia che si trova sopra la zona radiattiva, è li l’energia termica è portata negli strati più esterni attraverso i moti convettivi. L’irraggiamento è incapace di trasferire verso l’esterno tutta l’energia perché alla base della zona convettiva la temperatura è abbastanza bassa rispetto alla zona radiattiva  (circa 2 milione di gradi) da consentire agli ioni pesanti (C, N, O, Ca, Fe) di conservare alcuni elettroni, rendendoli quindi più opachi alla radiazione.

Questo ostacolo all’irraggiamento è causa dell’instabilità del plasma, che è spinto dalla pressione di radiazione verso moti di convezione.
I moti convettivi consistono in movimenti del plasma solare all’interno che di solito formano correnti circolari di convezione che riscalda il plasma in discesa, il quale dopo essere risalito sugli strati più alti, cede l’energia all’esterno emettendo fotoni nello spazio per poi raffreddarsi e ritornare all’interno del sole.


Immagine sonda Hinode ad alta risoluzione

Questi moti convettivi trasportano il calore alla superficie molto rapidamente e sono visibili alla superficie sotto forma di granuli e supergranuli. Misure effettuate  dall’analisi Doppler delle righe spettroscopiche sulla granulazione fotosferica dicono che i moti convettivi ascendenti hanno una velocità di 1 km/sec e i moti discendenti di 2 km/sec. La zona intergranulari è associata a moti verso il basso ed i granuli verso l’alto.
La prima foto della granulazione è del 1877 ed è dovuta all’astronomo francese J. Jansen.

 Le dimensione della granulazione è dell’ordine di 1500-2000km e la sua vita media è dell’ordine di 10 minuti.
La granulazione è un fenomeno fotosferico ma proviene della zona convettiva.

I principi della termodinamica affermano che il calore che un sistema cede (ad altri sistemi, al suo interno o all’ambiente circostante) è uguale a quello che l’altro riceve (conservazione dell’energia), e spontaneamente il calore viene ceduto dal sistema a maggior temperatura verso quello a minore temperatura. Il plasma caldo riscalda la cella che tende ad espandersi e a causa della spinta di Archimede sale essendo meno denso del fluido che lo circonda che è più freddo, nello stesso tempo il fluido più freddo scende e prende il posto di quello più caldo che sale.
Il movimento del plasma in questa zona è molto turbolento e complesso. Come sappiamo il sole gira e quindi gira anche la zona convettiva e con lei tutto il plasma provocando un effetto ancora più complesso chiamato effetto coriolis. In più la rotazione solare è differenziale; la
velocità di rotazione all'equatore è minore di quella ai poli, questo rende ancora più complesso il movimento del plasma.
Un esempio comune si presenta nella Terra, il suolo viene riscaldato dai raggi del sole per irraggiamento, il calore fa espandere l’aria che diventa meno densa e galleggia come una bolla verso l’alto, arrivando negli strati alti dell’atmosfera cede il suo calore ad altre masse d’aria, ovvero allo spazio esterno, si raffredda ed altre bolle che provengono dal basso la spingono di lato e comincia a scendere.

Un altro esempio di convezione si vede quando una pentola bolle. Le fiamme scaldano la pentola, l’acqua si scalda si espande e sale, invece l’acqua fredda che si trova in superficie scende dove inizia a scaldarsi. Il ciclo convettivo distribuisce il calore dell’acqua uniformemente in tutta la pentola.

Un’altra caratteristica della zona convettiva è quella di produrre dei tubi di flusso magnetici che vengono arrotolati dalla rotazione differenziale e se questi tubi superano certi limiti rimbalzano come elastici e forano la superficie solare producendo cosi uno dei fenomeni più conosciuti che sono le macchie solari. In questi  punti in cui i campi magnetici attraversano la superficie la convezione non può operare, il flusso di energia che arriva dall'interno del Sole si riduce, e la temperatura di conseguenza scende ed è per questo che vediamo le macchie come zone scure. Ma questo fenomeno fa parte della fotosfera con origine nella zona convettiva.
La zona convettiva occupa il 30% del raggio solare. Ha un spessore di circa 208.000 km.
La densità del plasma alla superficie solare è di appena 0,0000002 gr/cm
3
La temperatura della zona convettiva va da 2.000.000 di gradi nella base della zona convettiva a 5.700 gradi a contatto con la fotosfera.

Nel 1955 si è scoperto che lo strato esterno della zona convettiva oscilla, provocando piccole contrazioni ed espansioni del sole di alcune decine di km, con un periodo di 5 minuti e altri più lunghi.  Lo studio di questi fenomeni è chiamato eliosismologia e aiuta a comprendere la struttura interna solare.

Caratteristica

Missura

Periodo di rotazione

27 giorni

Spessore

208000 km

Densità

1 a 10-6 gr/cm3

Temperatura

2.000.000 a 5.700ºK

Gas più abbondante

Plasma

 

 

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