Gabriele Giovannini Dipartimento di Astronomia, Universita’ di Bologna Istituto di Radioastronomia - INAF Calamite giganti nell’Universo
Gabriele Giovannini
Dipartimento di Astronomia, Universita’ di BolognaIstituto di Radioastronomia - INAF
Calamite giganti nell’Universo
LA MOLECOLA DELL’ACQUALA MOLECOLA DELL’ACQUAIDROGENO
IDROGENO
OSSIGENO
L'acqua è una sostanza composta, la cui molecola è formata da due atomi di idrogeno e uno di ossigeno, la formula è quindi H2O.
Gli atomi di ossigeno attirano elettroni e quindi risultano elettricamente negativi, mentre gli atomi di idrogeno sono elettricamente positivi. Ciò fa sì che le molecole dell'acqua abbiano due poli: uno positivo (+) e uno negativo (-) (molecola bipolare),
La vita di tutti i giorni è piena di magneti utiliche tradizionalmente prendono la formadi solidi tridimensionali, ossidi, metalli e leghe.
Variazioni del campo magnetico al polo nord
Terra: magnete permanente; campo magnetico di dipolo(in prima approssimazione);
campo magnetico(debole e non uniforme):
Bmax = 0.00005 T = 0.5 G
Bmax è diminuito del 7 % negli ultimi 200 anni;
polo nord geografico è inclinato di 11° rispetto al polo nord magnetico;l’angolo oscilla sensibilmente (in 400 anni ha subito una variazione totale di circa 40°);la polarità della terra si inverte (9 volte in 4 milioni di anni).
Osservazioni sperimentali
Probabile origine del campo magnetico terrestre:
lento moto del nucleo esterno della terra (lega Nickel-Ferro)
moto generato da moti convettivi, rotazione terrestre
Dinamo: circuito in moto in un campo magnetico piccolo campo magnetico iniziale genera un campo magnetico molto intenso
(se il circuito gira abbastanza velocemente)campo magnetico iniziale: campo solare oppure prodotto da deboli correnti indotte al confine mantello-nucleo da piccole variazioni di temperatura circuito in moto: nucleo esterno
DINAMO AD AUTOECCITAZIONE
NUCLEO DELLA TERRA
Una dinamo è una macchina elettrica rotante e serve per trasformare il lavoro meccanico in energia elettromagnetica
N
S
campo magnetico terrestre:
si estende fino circa 60.000 km nello spazioè molto asimmetrico (a causa dell’interazione con campo magnetico solare e vento solare)
intrappola le particelle cariche del vento solare
fasce di Van Allen: regioni dello spazio intorno alla Terra con densità di particelle cariche 100.000 volte superiore alla densità normalmente presente attorno alla terra(sono responsabili delle aurore boreali)
FASCE DI VAN ALLEN
Servono a proteggere la terra dal vento solare e dai raggi cosmici
Questo vento viene deviato fino ai poli e catturato dalle Fasce di Van Allen
AURORE BOREALI
AURORE BOREALI
Questi fenomeni vengono osservati ai poli poiché sono i punti più deboli della magnetosfera
Essi sono causati dall’interazione del vento solare con l’atmosfera terrestre
Com'è fatto il Sole: l´interno
• Nucleo:– Produzione di energia,
e trasporto per diffusione radiativa
• Zona di convezione:– Trasporto di energia per
convezione• Atmosfera:
– La ¨superficie¨ visibile del Sole. E oltre...
Il Sole invisibile: magnetismo solare
• Il gas del Sole è un gas particolare: in pratica completamente ionizzato: un plasma –Altamente conduttivo campo magnetico!
• Manifestazioni più evidenti: macchie solari: –Più “fredde”: “solo” 4000 K (rispetto ai quasi 6000 K della
superficie “normale”).–Campo magnetico intenso: fino a 103 Gauss (oltre 1000
volte campo magnetico terrestre che e’ poco meno di 1 Gauss).
L’emersione del campo magnetico
• Le macchie sono strutture magnetiche che emergono (fredde, solo 4000 gradi!) dall’interno del Sole.
• Le linee bianche rappresentano le linee di campo magentico
• Quando le linee si piegano (riconnettono) e spezzano creano delle tempeste.
Come cambia il Sole: la dinamo solare
• Un modello della dinamo solare...
Il Sole invisibile: il campo magnetico
• Il campo magnetico solare e l´atmosfera esterna: linee di forza...
Il Sole invisibile: la corona• La corona vista più in dettaglio: archi
magnetici:
Il Passato Ciclo Solare• Era vicino il picco alla fine del
2000.
• Linea solida discontinua media mensile.
• Linee tratteggiate: intervalli di predizione
• Linea solida continua: valore medio di predizione
Quando c’è una Tempesta
Quando il vento solare impatta col campo Terrestre, questo si schiaccia ed elonga. Alcune particelle entrano da dietro e sono convogliate verso i poli
Black out
Nel 1989, una tempesta solare causò un black out di 9 ore, ed altri danni che durarono vari giorni.
Le aurore furono visibili anche in Texas !
Le Radio Galassie
Distanti :Da 100 milioni ad alcuni miliardi di anni luce Universo in profondita’
1 anno luce : 10000 miliardi di km
c = 300000 km/s
Per confronto : Luna dista poco piu’ di 1s luce Sole dista 8m 16s luce Plutone e’ a 5h e mezzo luce Stelle piu’ vicine ad alcuni anni luce
Westerbork (Olanda)14 antenne di 25 m
Dmax ~ 3 km
RADIOASTRONOMY
ISTITUTO DI RADIOASTRONOMIA, INAF - ITALY
ATCA (Australia)6 antenne di 22 m
Dmax ~ 6 km
Very Large Array (New Mexico)27 antenne di 25 m
Dmax ~ 30 km
1” a 20 cm
Segnale debolissimo circa = 100 W alla dist della luna
Dist di 1 miliardo di anni luce, risulta potenza ENORME = 1036 W
cioe’ 1000000000000000000000000000000000000
Tale energia puo’ esser prodotta solo daquantita’ di materia pari a 100 milioni -1 miliardo dimasse come il sole E = mc2
Il buco nero esercita attrazione gravitazionale talmente forte che non lascia sfuggire niente nemmeno la luce
Se il Sole fosse un buco nero : avrebbe raggio di 3 Km e 1 cucchiaino peserebbe 10 miliardi di tonnellate
BUCO NERO
Il buco nero ha una forza di gravita’ talmente forte che non lascia sfuggire niente, nemmeno la luce
vfuga = (2GM/R)1/2 = c (G = 6.6 10-11 SI)
Risulta :
M = Mterra R = 9 mm
M = Msole R = 2.8 km ρ = 2 1016 ρH2O
M = 1000 Msole R = 3100 km ρ = 2 1010 ρH2O
M = 108 Msole R = 3 108 km ρ = 2 ρH2O
(2 U.A.)
108
= 100.000.000 = 100 milioni
~2 kpc
Nucleo(Buco Nero)
M87 – Virgo A
A2218 z = 0.171
Size 400 kpcpari a circa 1.5 milionidi anni luce
…..milioni di miliardi di km
A 2744
X-Ray brightness
Temperature
Radio - Xray
MAGNETIC FIELD ENERGY CAN INCREASE BY GREATER THAN A FACTOR OF 10-20 IN LOCALIZED REGIONS BECAUSE OFCOMPRESSION/TURBULENCE
(Roettiger et al. 1999)
Gas density Temperature Magnetic field pressure
Campo Magnetico in un ammasso di galassie
Grazie