Il Sole come stella. Strumentazione solare. Spettro solare continuo e di riga.
Trasporto radiativo. Processi dinamici: Dopplergrammi, granulazione, supergranulazione.
Strutture magnetiche: magnetografi e magnetogrammi, macchie solari, archi coronali e protuberanze.
Fenomeni esplosivi: brillamenti e CMEs. Space Weather.
Riscaldamento cromosferico, riscaldamento coronale, riscaldamento e accelerazione del vento solare.
L'eliosfera, informazioni da dati in situ, la turbolenza nel vento solare.
Libro di testo: E. Landi Degl'Innocenti Fisica solare Ed. Springer
Articoli forniti durante le lezioni
Obiettivi Formativi
Conoscenze acquisite:
Il Sole come stella e come laboratorio di astrofisica. La fisica alla base dei processi che hanno luogo nel Sole. Formazione delle righe, sole dinamico e ruolo del campo magnetico.
Regioni esterne al Sole.
Competenze acquisite:
Formazione delle righe in una atmosfera stellare dall'equilibrio al non equilibrio.
Ruolo del campo magnetico nell'atmosfera solare.
Il ciclo solare, aspetti diversi dello stesso fenomeno
Capacità acquisite al termine del corso:
Interpretazione delle osservazioni solari (fotometria, spettroscopia) dal visibile all'estremo ultravioletto.
Prerequisiti
Corsi base di fisica e astrofisica.
Metodi Didattici
Lezioni frontali
Altre Informazioni
Orario di Ricevimento studenti su appuntamento
Modalità di verifica apprendimento
Esame orale sugli argomenti del corso e su un articolo a scelta fra quelli proposti alla fine del corso
Programma del corso
Introduzione storica e fenomenologica.
Il Sole dal punto di vista osservativo.
- Osservazioni da terra: seeing, telescopi solari, siti ottimali, telescopi a fuoco primario lungo, telescopi a fuoco primario corto.
Strumentazione dallo spazio: coronografo,
EUV disk imagers, misure in situ.
Nuove missioni solari: Solar Orbiter e Parker Solar Probe.
- Strumentazione di piano focale: spettroscopia a reticolo, filtro di Lyot. Filtro di Fabry-Perot.
Lo spettro solare nella fotosfera.
- Equazione del trasporto: introduzione, soluzione formale.
- Atmosfere stellari: approssimazioni, atmosfera grigia, modelli realistici.
- Teoria dell'elettrone di Lorentz:diffusione Thompson, difusione Rayleigh, risonanza, correzione quantistica.
- Profilo di righe: collisionale, allergamento Doppler.
- Spettro di riga. Cenni sui modelli non-LTE.
Dinamica solare. Effetto Doppler. Effetti cinematici che influenzano la misura di velocita'. Dopplergramma. Granulazione, mesogranulazione, supergranulazione.
Campo magnetico: equazioni MHD, teorema di Alfven. Tubi di flusso, macchie, pori, regioni attive. Ciclo di attivita' solare.
Effetto Zeeman: fenomenologia, interpretazione classica, cenni sulla soluzione quantistica.
Gli strati esterni dell'atmosfera solare.
- La cromosfera: fenomenologia, proprieta' fisiche e osservative della cromosfera, influenza del campo magnetico.
- Regione di transizione: fenomenologia, bilancio di ionizzazione in non-ETL. Protuberanze: fenomenologia, stabilita'.
- Corona solare: fenomenologia, corona ottica, corona EUV e X, coronografi, formazione di righe spettrali, diagnostica spettroscopica.
L'atmosfera solare : Corona e Riscaldamento Coronale:
- Fenomenologia, struttura magnetica
- Conservazione dell'energia in un tubo di flusso
- Il Problema del riscaldamento coronale
- Bilancio energetico: sole quieto, regioni attive, buchi coronale
- Sorgente di energia:Il vettore di Poynting alla superficie della fotosfera
- Modello idrostatico di arco coronale - Legge di Rosner-Tucker-Vaiana (RTN)
- Energia magnetica e luminosita' X (Fisher-Pevtsov)
- Limiti imposti da osservazioni (RTN, equilibrio termico, luminosita')
- Alcuni esempi di meccanismi di riscaldamento
Brillamenti (Flares):
- Classificazione
- Osservazioni in varie bande
- Effetto Neuper
- Bilancio energetico
- Modello standard
- Un possibile diagramma HR per i flares
Coronal Mass Ejections (CME):
- Fase di preruzione (Filamenti e Prominenze) effetti sull'atmosfera solare (onde EIT e Moreton)
- Propagazione nell'eliosfera
- Impatto sull'atsmosfera terrestre
- Bilancio Energetico
- Morfologia da remote sensing
- Proprietà statistiche
- Proprietà in-situ di CME
- Drag model e space weather.
Eliosfera e Vento Solare:
- Introduzione storica
- Struttura del vento solare su grande scala: Vento solare lento e veloce
- FIP effect, Freeze in temperature, ion heating
- Vento solare nell'eliosfera: perdita di massa, proprietà eliosferiche e correlazioni con proprietà sul sole
- Spettri di velocità e campo magnetico, variabili di Elsasser, evoluzione spettrale e proprietà
- Il vento di Parker
- Brezze e venti, ciclo di isteresi
- Bilancio energetico
- Derivazione di alcune proprietà osservative
Turbolenza Idrodinamica e magnetoidrodinamica:
- Introduzione storica
- Fenomenologia di Kolmogorov
- Leggi esatte e cascata turbolenta incomprimibile
- Il campo magnetico e la turbolenza magnetoidrodinamica
- Fenomenologia di Iroshnikov-Kraichnan
- Turbolenza forte, critical balance e allineamento dinamico
Turbolenza nel vento solare, cenni a proprietà cinetiche del vento solare
- Turbolenza nel vento solare, spettri di velocità e di campo magnetico
- Riscaldamento e misura del tasso di cascata turbolenta
- Fluttuazioni alfveniche e vento veloce, evoluzione degli spettri turbolenti
- Confronto con fenomenologie e pendenze spettrali misurate
- Effetti cinetici sul plasma eliosferico: anisotropie di pressione e temperatura
- Funzioni di distribuzione di velocità degli ioni
- Problemi aperti