Eliosismologia
Marco Potenza
Planetario di Milano – 30 maggio 2006
Elio-sismologia = studio dei terremoti sul Sole
o meglio:
Studio del Sole mediante
l’analisi delle sue oscillazioni
Guardiamo “da vicino” il Sole …
ATTENZIONE !
Osservare il Sole senza protezioni
adeguate danneggia irreparabilmente
la vista !!
Bordo del
disco
700000 km
Macchie solari
All’esterno della superficie solare c’è una regione molto
estesa di gas ad alta temperatura: la corona Solare
Ma più propriamente il Sole è ciò che sta sotto al superficie:
una “nube” di gas idrogeno incandescente.
La superficie del Sole è molto più
interessante di quanto non sembri
L’interno del Sole:
zona convettiva
zona radiativa
nucleo
400000 km
1000000 km
1400000 km
Onde su di una superficie
La superficie si increspa:
come accade per le onde del mare
Effetto Doppler sulle righe spettrali:
Si può quindi misurare la velocità di un corpo luminoso da
grande distanza: misura dei moti della superficie solare
fino a velocità di 1 m/s
Le righe di assorbimento del Sole sono circa
1000 volte più larghe dello spostamento da misurare !
Oscillazioni della superficie solare in 3 min
Eliosismologia: si studia il moto della superficie solare,
in ogni posizione
velocità
tempo
Ampiezza
3 min
Periodo (min)
Velocità radiale
ad un istante
Come si muove la superficie del Sole
Non tutti i moti sono permessi …
Analogamente alla corda di una chitarra
Analogamente alla corda di una chitarra
Analogamente alla corda di una chitarra
Analogamente alla corda di una chitarra
Sono ammesse solamente alcune frequenze
(ovvero alcune lunghezze d’onda) dette risonanti
che corrispondono a onde dette stazionarie
Le altre onde non ci possono essere
Le onde di profondità si riflettono sulla superficie,
e si rifrangono verso l’alto a causa della variazione di densità
Densità crescente
L’onda è intrappolata vicino alla superficie,
come la corda di chitarra è fissata agli estremi
Velocità
minore
Velocità
maggiore
Permangono solo le onde cosiddette stazionarie
che si presentano solo per alcune lunghezze d’onda
Onde stazionarie latitudinali
Queste danno informazione sui
moti di diverse dimensioni
L’ampiezza del moto è legata
alla velocità della superficie.
3
Periodo (minuti)
Anche nel Sole sono ammesse
solamente le frequenze
(o lunghezze d’onda) risonanti.
5
10
Distanza (km) 60000
30000 20000
La composizione dei moti modifica
la forma della superficie del Sole
secondo funzioni ben note
Ogni modo di vibrazione contiene l’informazione
su regioni diverse dell’interno del Sole
Rifrazione dell’onda (come in un miraggio)
Studiando tutti i modi di vibrazione si ricavano informazioni
sulla struttura interna del Sole
Zona convettiva
Zona radiativa
Si ricava, ad esempio, la profondità della
zona convettiva in base alla velocità
di propagazione delle onde nel Sole:
dv2
dr
r
Oppure la velocità di rotazione
delle regioni interne del Sole
in funzione della posizione
rispetto al centro e della latitudine:
v
r
Global Oscillation Network Group (GONG)
del National Solar Observatory
Mauna Loa
Cerro Tololo
Big Bear
El Teide
Udaipur
Udaipur
Learmonth
Le onde sismiche in superficie trasportano l’informazione
relativa a tutta la stella
Le onde sismiche dei terremoti sulla Terra vengono registrate
da diverse stazioni e si ricava la posizione dell’epicentro
(e anche quella dell’ipocentro)
Si utilizza una triangolazione in base
ai tempi di arrivo dei segnali sismici
Ma l’eliosismologia è molto più raffinata della sismologia !
In linea di principio, misurando bene le onde sull’acqua
in una posizione sola, è possibile risalire alla
posizione in cui sono state generate
In linea di principio, misurando le onde sull’acqua
in una posizione sola, è possibile risalire alla
posizione in cui sono state generate
Grazie alle proprietà delle onde, questa ricostruzione è
possibile anche se vi sono più punti sorgente oppure
se il punto sorgente ha una forma complicata:
Procedimento Olografico
Grazie alle proprietà delle onde, questa ricostruzione è
possibile anche se vi sono più punti sorgente oppure
se il punto sorgente ha una forma complicata:
Procedimento Olografico
Olo-Eliosismologia:
Osservazione in tempo (quasi) reale della faccia opposta del Sole!
Studio dell’evoluzione di tutte le macchie nel tempo
Questi sono i risultati dopo poco più di un
decennio di esistenza dell’eliosismologia.
Nei prossimi anni gli strumenti esistenti
e quelli futuri forniranno dati sempre più
accurati sulla nostra stella.
