el sol

9: El Sol
Características Generales
Ecuación de Estado
Transporte de Energía
Estructura Interna
Fotósfera
Fuente de Energía
Modelo de Sol

L. Infante

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Características Generales
•  Cecilia Payne-Gaposchkin fue la primera en hacer un
análisis detallado del espectro del Sol
–  Encontró: constitución de Sol 75% H + 24% He + 1% resto
–  Muy diferente a la composición de la Tierra•  Sol es una estrella, la más cercana
–  Podemos estudiar su superficie con mucho detalle.
–  No podemos ver el interior, pero utilizando modelos y
observaciones de la superficie podemos entender su interior.

•  Por tercera ley de Kepler y dado G obtenemos su masa
4! 2 3
P =
r
GM Sol
2

L. Infante

2

Cont.
¿Como medimos la Luminosidad del Sol?
Medimos la energía que incidesobre la Tierra por m2 y seg.
Consideremos un detector de área a,
y D la distancia al Sol (1UA en metros),
entonces,
& a #
ETierra = $
$ 4' D 2 ! LSol
!
%
"

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Temperatura en la Tierra
La cantidad de energía por unidad de tiempo recibida del Sol es:
& aTierra #
$
$ 4' D 2 ! LSol
!
%
"

D=1UA
a=área del disco terrestre=

2
! RTierra

Por otro lado, laluminosidad de un cuerpo negro,
la Tierra

2
4
LTierra = " 4! RTierraTTierra
2
4
LSol = " 4! RSolTSol

el Sol

La energía absorbida por la Tierra del Sol (que es cerca de un 60% de la
recibida) es balanceada por la luminosidad de la Tierra
2
2
4 ( ! RTierra %
2
4
" 4! RSolTSol &
& ! D 2 4 #0.6 = " 4! RTierraTTierra
#
Sol $
'
o
RSol
TTierra = 4 0.6
TSol " 250o K = !23 C
2Dmuy frío, ¿qué pasa? efecto invernadero
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Características del Sol
1.99 x 1030 kg
(3.33 x 105 M!)
6.96 x 105 km
(109 R!)
1410 kg m-3

Masa
Radio visible
Densidad Media
Luminosidad (tasa de emision de
energia)
Temperatura superficial

3.9x1026 J s-1
3.90 x 10J s-1

Temperatura central

15,500,000oK

Periodo de Rotacion en el ecuador

25 dias

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5800oK

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Ecuación de Estado
Por su temperatura, el Sol debe ser gaseoso.
  Gas Perfecto (gas ideal), gas en donde la fuerza entre los átomos
es despreciable,
•  solo movimientos térmicos.
•  Partículas sin volumen
•  Choques elásticos con muros del recipiente.

  Se puede escribir una relación muy simple entre presión,
temperatura y densidad del gas.
PV=NRT, R=constante,Densidad ∝ N/V
Podemos calcular cualquiera de las tres cantidades
dadas las otras dos

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Estructura del Sol
¿A qué nos referimos con estructura del Sol?
Especificar la presión, temperatura y densidad como función del radio

Suponemos que el Sol está en equilibrio
¿Qué significa esto?
Primero: El Sol está en equilibrio hidrostático, es decir, que en cada
punto al interiordel Sol hay equilibrio de fuerzas.
•  ¿Qué fuerzas?
–  Gravedad, que trata de contraer la materia
–  Presión, generada por energía que emerge del centro.

•  El simple hecho de que el Sol es estable, necesariamente implica que hay una
fuente de energía en el centro.

Segundo: Hay equilibrio térmico, es decir, la cantidad de energía que
fluye hacia un punto y desde un punto es igual ⇒temperatura en un
cierto punto se mantiene constante.
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Transporte de Energía
•  Conducción:
–  Energía se transporta a través del material por interacciones entre
átomos.
–  Hay materiales mejores que otros para este tipo de transporte.
–  Ejemplo: propagación de calor por el mango metálico de una tetera

•  Convección:
–  Grandes masas de gas que circulan transportandoenergía.
–  Ejemplo: agua hirviendo que transporta energía desde la base de la tetera.

•  Radiación:
–  Radiación, en particular electromagnética (fotones).
–  Ejemplo: Cuerpo Negro

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Convección
Convección en la fotosfera del Sol
Granulación
Transporte de calor
Gas caliente sube produciendo
gránulos brillantes

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Radiación
Fotones dejando el...