EL SOL

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ENERGIA
EL SOL
JAVIER DE LUCAS
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EL SOL
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EL SOL
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OTROS DATOS DEL SOL
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EL SOL
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EL SOL

• Cecilia Payne-Gaposchkin fue la primera en hacer
  un análisis detallado del espectro del Sol
• Demostró que la constitución del Sol es 75 H
  24 He 1 resto
• El Sol es una estrella, la más cercana
• Podemos estudiar su superficie con mucho detalle.
• No podemos ver el interior, pero utilizando
  modelos y observaciones de la superficie podemos
  entenderlo.
• Por la tercera ley de Kepler y sabiendo G
  obtenemos su masa

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LUMINOSIDAD DEL SOL

• Medimos la energía que incide sobre la Tierra por
  m2 y segundo
• Consideremos un detector de área a,
• y D la distancia al Sol (1UA en metros),
• Entonces

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ENERGIA DEL SOL
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TRANSPORTE DE ENERGÍA

• Conducción
• La energía se transporta a través del material
  por interacciones entre átomos.
• Convección
• Grandes masas de gas que circulan transportando
  energía.
• Radiación
• Radiación, en particular electromagnética
  (fotones).
• Ejemplo Cuerpo Negro

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TRANSPORTE DE ENERGIA

• Las reacciones termonucleares ocurren en el
  centro del Sol, hasta una distancia de 0,25 R
• La energía del centro se transporta por radiación
  hasta una distancia de 0,8 R.
• La convección es la forma de transporte de
  energía en las zonas más externas, 0,8 1,0 R

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Radiación EL SOL

• Fotones dejando el Sol
• Propagación de fotones desde el centro del Sol en
  su viaje hacia la fotosfera
• En su camino, los fotones pierden energía al
  ionizar el gas.
• La presión de radiación provee el soporte a la
  gravedad y mantiene el equilibrio.

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Convección EL SOL

• Convección en la fotosfera del Sol
• El gas caliente sube produciendo gránulos
  brillantes

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FOTOSFERA

• 400 km. de ancho
• Densidad ? 0.01 de la del aire en nuestra
  atmósfera.
• Espectro de Cuerpo Negro
• Temperatura ? 5,800 oK
• Superficie granular (convección)
• El centro del gránulo es 100o más caliente que su
  borde.
• Tamaño ? 1000 km.
• Oscurecimiento del Limbo.
• En el centro vemos capas más internas, más
  calientes.
• En los bordes vemos capas más frías.

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Las investigaciones con el SOHO (Observatorio
Heliosférico y Solar) han revelado el proceso por
el cual el Sol invierte su campo magnético cada
11 años. Esto sucede debido al efecto acumulado
de más de mil enormes erupciones denominadas
eyecciones de masa coronal
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Esta protuberancia que muestra la ilustració fue
, tomada el 19 de julio del 2000 por el satélite
artificial TRACE
La protuberancia, aunque pequeña comparada con el
resto del tamaño del Sol, mide más de 100,000
kilómetros de altura, por lo que fácilmente
podría atrapar por completo a La Tierra dentro de
sus brazos extendidos. El gas de la protuberancia
está ligada a los complejos y cambiantes campos
magnéticos del Sol
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Fuente de energía EL SOL

• El Sol se contrae por gravedad, el interior se
  calienta generando radiación (cuerpo negro).
• Kelvin calculó que la energía gravitacional
  disponible duraría solo algunas decenas de
  millones de años.
• Sin embargo, sabemos que el Sol ha permanecido en
  equilibrio hidrostático mucho más tiempo, miles
  de millones de años.
• Por qué?
• Qué ocurre con la materia a 15.500.000 K y a 150
  veces la densidad del agua?
• Ni moléculas ni átomos normales sobreviven, sólo
  núcleos de H, He y e- libres.
• Altas energías ? fusión (dos partículas chocan y
  se funden en una)

FUSIÓN TERMONUCLEAR
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FUSION

• Fusión de 4 núcleos de Hidrógeno para generar un
  núcleo de Helio
• e positrón, ?e neutrino electrón,, ? fotón en
  rayos X
• Es muy poco probable que haya colisiones de 4
  núcleos de hidrógeno hay pasos intermedios, la
  llamada cadena protón - protón

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CADENA PROTÓN - PROTÓN
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BALANCE DE ENERGÍA
Emc2

• La masa del 4He es 3,97mp, es decir, hay una
  diferencia de 0,03mp respecto a 2 protones y 2
  neutrones libres
• Energía liberada en cada fusión es E0,03mpc2
• Calculemos la tasa a la que el Sol usa su energía
• La luminosidad del Sol es 3,9 x 1026 Julios por
  segundo
• 3,9 x 1026 mc2m(3x108)2 ? m4x109 kg cada
  segundo
• Cuanto tiempo durará su combustible?
• Si el Sol consume todo su H, hay combustible para
  90x109años.
• Pero como se quema H solo en el centro ?
  5x109años.

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GRAFICAS EL SOL
LUMINOSIDAD
MASA
TEMPERATURA
DENSIDAD
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EL SOL
ECUACIONES DE ESTRUCTURA
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EL SOL
EQUILIBRIO HIDROSTÁTICO
R
?p
?r
??r?
r
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CONSERVACIÓN DE LA MASA
EL SOL
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EQUILIBRIO TÉRMICO
EL SOL

• Designamos potencia liberada por gramo de
  material en reacciones nucleares a

Luminosidad L
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TRANSPORTE DE ENERGÍA
EL SOL
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ECUACIÓN DE ESTADO, OPACIDAD, EMISIVIDAD
EL SOL
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NUESTRA ESTRELLA
EL SOL
FIN