FIS2001 - LISTA DE EXERCÍCIOS Sol

1. Sobre o Sol:
   1. Quais são os principais elementos que o compõem?

   2. Como se chama sua superfície visível e qual a sua temperatura?

   3. O que são as manchas solares? Como é o seu ciclo?

   4. Que outros fenômenos se observa no sol, associados à sua atividade?

   5. Como varia a temperatura e a pressão do Sol desde o centro até a coroa?

   6. Quais as linhas espectrais que aparecem mais intensas no espectro da fotosfera solar? Essas linhas são em emissão ou absorção?

   7. Quais as linhas espectrais mais intensas aparecem no espectro da cromosfera do Sol? Essas linhas são de emissão ou absorção?

   8. Como é o transporte de energia do Sol desde o centro até a superfície?

   9. O que é o vento solar?

   10. Calcule a massa do Sol a partir do movimento da Terra em torno dele.

   11. Calcule o raio do Sol a partir de seu diâmetro angular médio de 0,5^o, e de sua distância ~ média à Terra de 150 milhões de km.

   12. Calcule a densidade média do Sol.

   13. Supondo que o Sol permanece na SP até consumir 10% de sua massa, calcule a energia total que o Sol tem para liberar enquanto estiver na SP. (M_sol = 2 ×10³⁰ kg)

   14. Calcule o tempo de vida que o Sol permanece na SP, supondo que sua luminosidade durante essa etapa permanece constante, igual a 3,9 ×10²⁶ J/s.

2. Assuma que o Sol já converteu 5% de sua massa de H em He. Qual a idade do Sol, assumindo que sua luminosidade permaneceu constante em 3,9×10²⁶ J/s.

3. Suponha que se pudesse cobrir toda a superfície da Terra (raio da Terra = 6370 km) com lâmpadas de 100 W. Calcule a luminosidade produzida considerando que cada lâmpada ocupe 30 cm² de área. Compare com a energia solar incidente sobre toda a superfície da Terra e com a luminosidade solar (1 W = 1J/s).

4. Os grânulos da fotosfera solar têm diâmetro de 1^". Também são observados supergrânulos com diâmetros de até 1^'. A quantos quilômetros correspondem estas estruturas? Compare com o diâmetro da Terra.

5. Use a equação de equilíbrio hidrostático para :

   1. Mostrar que a pressão, P_c, no centro de uma estrela de densidade uniforme r , com raio R e massa M, é proporcional a:

      
      

      Pc ~  r M R

      ou
      

      Pc ~  M2 R4

      [Substitua dP/dr por Delta P/ Delta r, e use Delta r como o intervalo entre r = 0 e r = R. Assuma que P(r = R) é desprezável comparado com P_c.]

   2. a pressão central do Sol é

      
      

      Pc = 1014 N m-2

6. Use a equação do estado do gás e o resultado do problema anterior para mostrar que uma estrela com massa M, raio R, densidade uniforme r , e feita só de hidrogênio, tem temperatura :
   1. 
      

      T ~  M R

      [Assumindo T(r) ~ T_c]

   2. a temperatura na metade do Sol é

      
      

      T = 107 K

7. O livre caminho médio de um fóton é dado por

   
   

   d = 1/kr

   k e r são, respectivamente, o coeficiente de absorção de massa do fóton e a densidade do meio.

   1. Sabendo que o coeficiente de absorção de massa do fóton no interior do Sol é k = 10  m² kg^-1, encontre o livre caminho médio do fóton dentro do Sol.

   2. Embora o raio do Sol seja aproximadamente R = 10⁹ m, pode-se mostrar que o caminho total percorrido por um fóton dentro do Sol é s = [(R²)/d] = 10²² m. Calcule quanto tempo o fóton leva para viajar desde o centro do Sol até sua superfície.

   3. Sabendo que o coeficiente de absorção de massa do neutrino é k = 10 ^-21 m² kg^-1, encontre o livre caminho médio do neutrino no centro do Sol, e quanto tempo o neutrino leva para viajar desde o centro do Sol até sua superfície, assumindo que ele viaja à velocidade da luz.