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Categoria: Didattica Fisica
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Oggi vi presento l'ultimo articolo dell'anno scolastico!
Il presente lavoro ha ricevuto il premio per il primo posto al festival della Scienza e della tecnica in collaborazione con il comune di Monselice (Pd), la Fucina delle Scienze ed il Miur.
Vi ricopio un estratto del lavoro così come è stato presentato.

ESPERIMENTO: MISURA DELLA ROTAZIONE DEL SOLE UTILIZZANDO I DATI DELLA SONDA SOHO
Il Sole è una stella, la più vicina alla Terra. Ha un diametro di 1.391.000 km. Il Sole ha la capacità di attirare verso sé i pianeti e di non farli vagare nell'Universo. Al suo interno avviene un processo chiamato "fusione nucleare" da cui si libera energia. Il Sole è composto principalmente da due gas: idrogeno ed elio. Nella fusione, gli atomi di idrogeno si scontrano e si fondono formando le molecole biatomiche di elio. La temperatura del Sole raggiunge quasi 4 milioni di gradi centigradi. L'energia si sposta dal nucleo verso l'esterno del Sole producendo effetti vistosi, sono immensi di gas chiamati "protuberanze solari". Ai poli possono entrare in collisione le molecole dei gas atmosferici e a produrre le "aurore polari".
Ma come tutte le stelle anche il Sole consumerà i gas che lo alimentano e inizierà a spegnersi. Gli abitanti della Terra, lontani dal Sole 150 milioni di chilometri godono i benefici della sua luce e del suo calore. Il Sole è una stella molto importante per la sopravvivenza dell'uomo, perché senza i suoi raggi gli esseri umani morirebbero. Gli astronomi ritengono che sia attivo circa 5 miliardi di anni. Il Sole ci invierà ancora calore per altri 5 miliardi di anni.
Cosa sono le macchie solari?

Una macchia solare è una regione della superficie del Sole (la fotosfera) che è distinta da una temperatura minore dell'ambiente circostante, e da forte attività magnetica. Anche se in realtà le macchie solari sono estremamente luminose, perché hanno una temperatura di circa 5000 kelvin, il contrasto con le regioni circostanti, ancora più luminose grazie ad una temperatura di 6000 kelvin le rende chiaramente visibili come macchie scure. Una macchia è composta da una regione centrale molto scura, chiamata nucleo od ombra, circondata da una zona grigia, detta penombra.
La penombra non appare uniforme bensì striata, cioè formata da filamenti chiari e scuri che sembrano convergere verso il nucleo. La forma e le dimensioni delle macchie sono variabili e posso cambiare anche in tempi brevi.

SOHO( Solar and Heliospheric Observatory)
Il SOHO è un telescopio spaziale lanciato alla fine del 1995 per studiare il Sole. E' un progetto congiunto dall' Agenzia Spaziale Europea e della NASA. SOHO studia contemporaneamente molti aspetti del Sole, dalla struttura e dalla dinamica del suo interno fino al vento solare. Una grande attenzione è stata poi riservata al tentativo di risolvere il più grande problema della fisica solare, che riguarda la temperatura della corona, lo strato più esterno dell'atmosfera.
Questa ha infatti una temperatura di oltre 1 milione di kelvin, contro i meno di 6000 della superficie sottostante. Per ora, una soluzione convincente non è stata ancora trovata, ma SOHO ha identificato alcuni canali magnetici di trasmissione dell'energia da zone appena al di sotto della superficie fino appunto alla corona. Soho orbita ad una distanza da sole di 1,5 milioni di Km.

La rotazione del Sole
Il Sole non possiede una velocità di rotazione fissa. Il periodo di rotazione del Sole è 25,38 giorni all'equatore, mentre il periodo di rotazione sinodica è 27,2753 giorni, che è il periodo di rotazione delle macchie. Nel nostro esperimento noi misureremo quindi il periodo sinodico. Il primo ad aver studiato la rotazione delle macchie è stato lo studioso inglese Thomas Harriot nel 1610, utilizzando l'osservazione delle macchie solari.
Il fatto che il Sole ruoti a velocità diverse prende il nome di rotazione differenziale, causato dal fatto che il Sole non è un corpo rigido ma un gas. La diversa velocità di rotazione dipende dalla sua composizione prevalentemente gassosa e anche dagli intensi campi magnetici che in qualche modo rallentano il flusso termico che proviene dall'interno del Sole. Nel nostro esperimento vogliamo determinare l'angolo β che la macchia descrive per andare da A a B (sappiamo da Soho che le nostre immagini sono prese a distanza di 24 ore esatte). Tuttavia noi conosciamo la posizione delle proiezioni di A e di B , ovvero A1 e B1 rispetto al centro di rotazione della macchia. La determinazione dell'angolo di rotazione attraverso la proiezione delle macchie su un piano (una foto) può essere determinato utilizzando un pò di trigonometria e un piccolo algoritmo di calcolo . 

Per calcolare il tempo impiegato da una macchia a eseguire un giro completo intorno al sole dobbiamo riportare il movimento di essa su un  foglio di carta da lucido, tracciando con una matita la macchia di giorno in giorno.

Sono state effettuate misure su sette macchie, ma due di esse presentavano forme e moti irregolari (le macchie essendo sede di campo magnetico hanno un moto proprio). I dati riportati nella tabella sottostante. Viene misurata per ogni macchia la sua distanza dal centro di rotazione, il raggio della circonferenza su cui ruota; la misura viene ripetuta di giorno in giorno.

Commenti sui risultati ottenuti
Dai risultati ottenuti possiamo concludere che la rotazione delle macchie è più veloce all'approssimarsi dell'equatore (circa 27 giorni) e diminuisce avvicinandosi ai poli (circa 30 giorni).
Tale risultato è in linea con i risultati presenti in letteratura.
Per avere una misura più precisa dovremmo analizzare un numero maggiore di macchie cosa che non ci è stata possibile per il tempo esiguo. L'errore sperimentale è di circa 4 giorni per ogni macchia, tale errore può essere diminuito solo analizzando più dati.
Conclusioni
Questo esperimento ci ha permesso di avere una stima della velocità di rotazione delle macchie solari, tale velocità non è la velocità di rotazione del Sole però permette di ottenerne una prima stima utilizzando strumenti facilmente reperibili in internet.
Lo stesso approccio sperimentale può essere applicato per lo studio della rotazione di altri pianeti (ad esempio utilizzando la macchia rossa per Giove ecc.).All'esperimento viene allegato un disegno.

Bibliografia

http://it.wikipedia.org/wiki/Rotazione_solare
http://astronomia.altervista.org/articoli/sole_macchie_solari.php
http://www.planetariumpythagoras.com/pitagora/divulgazione/sistemasolare/Sistema
%20Solare/CDSS/ss4/ss4.1/ss4.1.5.htm
http://sohowww.nascom.nasa.gov/ (macchia 1193 dal 20/4/11al 24/411 macchia 1195 dal 21/4/11 al 23/4/11 macchia 2005 dal 13/3/14 al 23/3/14 macchia 1836 dal 28/8/13 al 1/9/13 macchia 1991
dal 1/3/14 al 3/3/14)

Per info e dettagli ulteriori sull'algoritmo utilizzato e sui dettagli dei risultati ottenuti scrivetemi ad Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.