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Estudio de las ondas electromagnéticas del espectro solar
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Educación Astronómica para
Enseñantes
Alexandre CostaEscola Secundária de Loulé (Loulé, Portugal)
Salinas, Ecuador, 18 – 20 junio de 2009
Espectro Solar y
Manchas Solares
Alexandre Costa
Objetivos:
• Comprender qué es el espectro del Sol
• Comprender el porqué del espectro de Sol.
• Comprender qué son las manchas solares.
• Comprender la importancia histórica de las
manchas solares y del trabajo de Galileo sobre
la rotación del Sol.
• El Sol emite continuamente
radiación electromagnética
que tiene una velocidad de
299793 km/s en el vácuo.
ESPECTRO SOLAR
Radiación
Alexandre Costa
Espectro Electromagnético
GammaGamma Rayos X Visible Infrarojo Rádio
ESPECTRO SOLAR
Radiación
Alexandre Costa
• Una radiación electromagnética linealmente polarizada tiene un
perfil como el que se presenta con una dirección de vibración para
cada uno de sus campos. Sin embargo, la luz del Sol no tiene
ninguna dirección de vibración privilegiada.
ESPECTRO SOLAR
Polarización
Alexandre Costa
Podemos explicar la polarización
de la luz poniendo un filtro
Polaroid sobre el otro y mirando
la luz que pasa a través de ellos.
ESPECTRO SOLAR
Polarización
Alexandre Costa
Cuando los dos filtros Polaroid tienen orientaciones de polarización
iguales, la luz pasa a través de ellos. Si tienen orientación de
polarización perpendiculares la luz que pasa por el primer filtro queda
bloqueada por el segundo y las hojas se oscurecen.
ESPECTRO SOLAR
Polarización
Alexandre Costa
DEMOSTRACIÓNRotación de 90º del
filtro de la mano
derecha
ESPECTRO SOLAR
Polarización
Alexandre Costa
La longitud de onda, la frecuencia y la velocidad de
propagación de las ondas electromagnéticas están
relacionadas a través de la ecuación
c
ESPECTRO SOLAR
Radiación
Alexandre Costa
1701-Newton hace la decomposición de la luz solar
Fuente
:D
euts
che
Bundespost1993
ESPECTRO SOLAR
Radiación
Alexandre Costa
La energía asociada a la radiación electromagnética puede
calcularse con la ecuación de Planck-Einstein
Max Planck
1858-1947Albert Einstein
1879-1955
ESPECTRO SOLAR
Radiación
E nh
Alexandre Costa
Ventanas en la atmósfera terrestre
ESPECTRO SOLAR
Radiación
Fuente
:W
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Univ
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Fuente
: B
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o P
om
bo
Alexandre Costa
Cre
dit:N
OA
O,1
982
ESPECTRO SOLAR
Oscurecimiento del limbo
En las imágenes del Sol tomadas en luz blanca siempre se observa un
oscurecimiento gradual si nos apartamos del centro del disco solar y nos
movemos hacia los bordes. Este fenómeno se conoce como
oscurecimeinto del limbo y es una consecuencia del hecho que la
atmosfera del Sol no es totalmente transparente.
Tra
du
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ola
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Pro
jects
ESPECTRO SOLAR
Estructura del Sol
Alexandre Costa
Reacciones Nucleares en el Sol (proceso PP)
1 41 24 H He 2 2 2e
Alexandre Costa
Quanto demora la luz a llegar hasta la
Tierra después da la produción de los
fotones en las reacciones nucleares?
Pregunta
ESPECTRO SOLAR
Estructura del Sol
Alexandre Costa
Fu
ente
:S
kyl
ab-N
AS
A/J
PL,1
974
Espectro Solar
ESTRUCTURA SOLAR
Alexandre Costa
Fu
ente
:Z
eili
k,
M.,
1995
Espectro Solar
ESTRUCTURA SOLAR
Alexandre Costa
La energía asociada a un fotón gamma producido en el núcleo del
Sol va a tardar hasta 1 millón de años para llegar a la fotosfera,
puesto que es producido en las partes que son más interiores, donde
los fotones intractuan con la materia.
Espectro Solar
OPACIDAD
Alexandre Costa
Espectro Solar
OPACIDAD
Alexandre Costa
1. La absorción por electrones
vinculados a los núcleos.
2. La absorción por fotoionización de
electrones.
3. La absorción por electrones libres
(ionizados).
4. La dispersión de electrones, donde el
fotón se dispersa por los electrones y
no es absorbido.
Las interacciones de la radiación con la materia pueden ser básicamente de 4 tipos:
La cantidad de
interacciones que un fotón
experimenta durante un
precurso óptico es una
medida de la opacidad del
medio óptico.
Espectro Solar
OPACIDAD
Alexandre Costa
Las partes más interiores del
Sol son opacas (muchas
interacciones) y las partes más
exteriores son transparentes.
Espectro Solar
OPACIDAD
Alexandre Costa
Opaco e transparente.
.
DEMOSTRACIÓN
Espectro Solar
OPACIDAD
Alexandre Costa
Espectro Solar
ESPECTRO CONTÍNUO
Alexandre Costa
El valor de la intensidad de
la radiación emitida como
función de la frecuencia
que es debida al equilibrio
termodinámico entre la
radiación y la materia,
obedece a una distribución
conocida como Ley de
Planck
3
2
1
1hkT
hI B
c e
Radiación de Cuerpo Negro
Fuente: Rybicki & Lightman, 1979
Lei de Wien
max =0.290
T_____
Espectro Solar
ESPECTRO CONTÍNUO
Alexandre Costa
Máximo de la Radiación de Corpo Negro para
cuerpos de diferentes temperaturas
Espectro Solar
ESPECTRO CONTÍNUO
Alexandre Costa
Radiación de Cuerpo Negro para estrellas de diferentes temperaturas
Espectro Solar
ESPECTRO CONTÍNUO
4P eA TLei de Stefan-Boltzmann:
Alexandre Costa
Radiación de Corpo Negro para el Sol
Espectro Solar
ESPECTRO CONTÍNUO
Alexandre Costa
Cuerpo Humano (T =310K) 9.4mm
4P eA T
Espectro Solar
ESPECTRO CONTÍNUO
Alexandre Costa
Radiación del continuo Solar y la Visión Humana
Espectro Solar
EXTINCIÓN Y DISPERSIÓN
Alexandre Costa
Espectro Solar
EXTINCIÓN Y DISPERSIÓN
DEMOSTRACIÓN
Alexandre Costa
1802 - William Wollaston
observa líneas negras sobre
el espectro solar.
Joseph Fraunhofer
1787-1826
Espectro Solar
ESPECTRO DE ABSORCIÓN
1814 - Joseph Fraunhofer
estudia sistemáticamente el
espectro del Sol y detecta
cerca de 700 líneas.
Alexandre Costa
Espectro Solar de alta resolución.
Espectro Solar
ESPECTRO DE ABSORCIÓN
Alexandre Costa
Los espectros pueden
explicarse a través de las
tres leyes que Gustav
Kirchhoff y Robert Bunsen
descubrieran en 1860.
Robert Bunsen
1811-1899
Gustav Kirchhoff
1824-1887
Espectro Solar
ESPECTRO DE ABSORCIÓN
Alexandre Costa
Espectro Solar
ESPECTRO DE ABSORCIÓN
Niels Bohr
1885-1962
a bE E
h
Alexandre Costa
Espectro Solar
Leyes de Kirchhoff y Bunsen
Alexandre Costa
1ª Ley - Un objeto sólido
incandescente produce luz en
espectro continuo.
Espectro Solar
Leyes de Kirchhoff y Bunsen
Alexandre Costa
2ª Ley - Un gas tenue caliente
produce luz con líneas espectrales
en longitudes de onda discretas que
dependen de la composición
química del gas.
Espectro Solar
Leyes de Kirchhoff y Bunsen
Alexandre Costa
3ª Ley - Un objeto sólido
incandescente rodeado de un gas a
baja presión produce un espectro
continuo con huecos en longitudes
de onda discretas cuyas posiciones
dependen de la composición
química del gas.
Espectro Solar
Leyes de Kirchhoff y Bunsen
Alexandre Costa
Espectro Solar
ESPECTRO DE ABSORCIÓN
Alexandre Costa
FeIX-FeX(171nm) FeXII(195nm) FeXV(284nm)
HeII (304nm) Soft X-Rays Magnetograma
Espectro Solar
Un apuntamiento – El color de las imágenes
Alexandre Costa
Manchas Solares
Alexandre Costa
Manchas Solares
Alexandre Costa
Manchas Solares
Alexandre Costa
21 de Noviembre 1992 22 de Noviembre 1992
23 de Noviembre 1992 24 de Noviembre 1992
Crédito de las imagens: Observatório Astronómico da Universidade de Coimbra
Manchas Solares
Rotación Solar
Alexandre Costa
360P
t
Manchas Solares
Rotación Solar
Alexandre Costa
Alexandre Costa
¡Muchas Gracias por su atención!
