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Aplicações de plasmas 2

Aplicações de plasmas 2. Plasmas espaciais e astrofísicos Física de Plasmas 01/2004. Estrelas são feitas de plasma. Nossa estrela: o Sol. Massa = 1,99 x 10 30 kg Raio = 6,96 x 10 8 m Distância média à Terra = 1,49 x 10 11 m. Estrutura do Sol. Núcleo (muito denso = 10 x chumbo!)

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Aplicações de plasmas 2

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Presentation Transcript

  1. Aplicações de plasmas 2 Plasmas espaciais e astrofísicos Física de Plasmas 01/2004

  2. Estrelas são feitas de plasma

  3. Nossa estrela: o Sol • Massa = 1,99 x 1030 kg • Raio = 6,96 x 108 m • Distância média à Terra = 1,49 x 1011 m

  4. Estrutura do Sol • Núcleo (muito denso = 10 x chumbo!) • Envoltória radiativa • Envoltória convectiva • Fotosfera (Hélio foi descoberto aqui!) • Cromosfera • Corona

  5. Atmosfera do Sol: parte visível • Fotosfera: disco visível T = 6000 K (poucos kms) • Cromosfera: envolve a fotosfera T = 106 K (+ 100 km) • Corona: T > 107 K (milhões de km) – visível nos eclipses

  6. Energia do sol vem de reações de fusão nuclear no seu núcleo • H + H  He + n • energia = 3,27 MeV • raios gama e neutrinos • temperatura T = 107 K no interior do sol • densidade n = 1020 m-3 • confinamento pelo campo gravitacional

  7. Campo magnético solar • Sol tem um campo magnético: 10-4 T • Manchas solares (regiões mais frias na fotosfera): 0,1 T • Ciclo de 11 anos

  8. Corona é altamente turbulenta imagem com luz visível imagem com raios-X

  9. “Solar flares” • jatos de plasma coronal emitidos acima das manchas solares em regiões de campo magnético complexo • podem durar horas • tamanho da Terra

  10. Vento Solar • plasma de prótons e elétrons emitido pela corona no espaço interplanetário • carregam as linhas de campo magnético n = 5 x 106 m-3 T = 104 K B = 10-9 T

  11. Magnetosfera • o vento solar comprime o campo magnético terrestre criando uma “bolha” chamada magnetosfera • compressão super-sônica (onda de choque) • magnetopausa é a fronteira

  12. Cinturão de radiação de Van Allen • região dentro da magnetosfera onde partículas carregadas são confinadas pelo efeito espelho magnético do campo r = m v/ q B B maior r menor - descoberto em 1958 pelo satélite Explorer I

  13. Cinturão de Van Allen • Cinturão interno: raios cósmicos • Cinturão externo: partículas do vento solar

  14. Ionosfera Terrestre • Ionosfera: região atmosférica acima de 60 km de altura

  15. Plasma da Ionosfera Terrestre • Partículas do ar mais ionizadas durante o dia devido ao UV e raios-X solares • densidade é função da altura (devido à absor-ção da radiação)

  16. Ionosfera • ondas eletromagnéti-cas são refletidas pelo plasma ionosférico • a camada ionosférica sobe durante a noite • facilita a propagação de ondas de rádio pela atmosfera

  17. Aurora • ocorre nas regiões ionosféricas polares • luz produzida por moléculas do ar excitadas por partícu-las de alta energia de origem cósmica e do vento solar aprisiona-das pelo campo magnético terrestre

  18. Mecanismo da Aurora • partículas aprisionadas pelo campo magnético terrestre são refletidas pelo efeito espelho perto das regiões polares • é por isso que a aurora só ocorre perto dos pólos magnéticos

  19. Aurora boreal • maior parte das auroras não é visível • auroras aparecem mais à • noite e durante tempestades • magnéticas • Fairbanks (Alaska): aurora em uma a cada três noites durante o inverno polar

  20. Plasma interestelar • plasma de baixa densidade n = 104 a 108 m-3 • baixa temperatura T = 102 a 104 K • campo magnético baixo B = 10-9 T

  21. Nebulosa da Águia • todas as regiões visí-veis e a maioria das regiões de baixa densidade são domi-nadas por plasmas • colunas escuras domi-nadas por gás frio e neutro • berçário de estrelas

  22. Supernova • Explosão de uma estrela • causa a formação de uma onda de choque que transporta plasma interestelar pelo Universo

  23. Nebulosa da Hélice • magnetosferas estelares causadas por “ventos solares” (fluxo de plasma interestelar) vindo da parte sudoeste da fotografia

  24. Nebulosa do Cisne • interação de múltiplas ondas de choque de plasma interestelar com plasma estruturado da própria nebulosa

  25. Evolução estelar • Estrelas irradiam energia obtida por fusão de H  He • Com o tempo a estrela consome seu estoque de H e esfria • O raio da estrela vai esfriando pelo aumento da atração gravitacional

  26. Anãs brancas • A contração da estrela pára quando a pressão gravitacional é equilibrada pela degenerescência (Princípio de Pauli) • A estrela vira uma anã branca se sua massa for menor que 1,4 x massa do Sol

  27. Outros fenômenos de plasma interestelar • fluxos de raios-X provenientes de estrelas de nêutrons = provenientes de colapso gravitacional de estrelas velhas • pulsares = estrelas radiantes pulsantes = estrelas de nêutrons com alta rotação emitindo radiação de síncrotron • fenômenos de plasma nas imediações de buracos negros

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