Medida simples do fluxo de energia solar sombra. Luz solar direta. Recipientes idênticos com gelo, pintados de preto

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3 Medida simples do fluxo de energia solar sombra Luz solar direta Recipientes idênticos com gelo, pintados de preto 1 2

4 1- Espere um tempo ( t) até que o gelo do recipiente 2 se liquefaça, mas ainda com um pouco de gelo ( 0 o C ) 2- O recipiente 2 deverá ter gelo e talvez um pouco de água ( 0 o C ) 3- A diferença de volume de água entre os recipientes 2 e 1 dá a quantidade de água ( m) liquefeita pela ação direta da luz solar 4- A quantidade de calor absorvido será Q = m. C onde C = 80 cal/g é o calor latente de liquefação 5- O fluxo de energia solar será: fluxo = Q / t / área O resultado deve ser fluxo ~1400 w/m2 valor do topo da atmosfera

5 Fluxo topo atmosfera =1400 w/m2 média = 342 w/m2 Total incidente ~ Gw Civilização gasta ~ Gw Potencial ~40 mil civilizações 3000 km

6 EnergiaSolar 34% refletida para o espaço pelas nuvens e atmosfera 42% absorvida pelo solo (depois re-emitida para o espaço) 23% evaporação de H 2 O 1% Energia cinética ventos e oceano 0,023% fotossíntese -Eficiência de captura das plantas <1,5% -Produção de 10 8 ton/ano matéria orgânica -Todos os organismos vivos dependem da Energia solar exceto: * seres que vivem em fontes hidrotémicas oceânicas ou subsolo usinas nucleares usinas de marés

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8 Potência luminosa do Sol = fluxo. Área => w/m2. m2 D (1, Km) L L = 1400 w/m2. 4 π D 2 = w Reserva de combustíveis fósseis ~10 23 J = consumo do Sol em 1/4 de milisegundo

9 Potência luminosa do Sol L = 4 bilhões de bombas-h de 100 Megatons a cada segundo Por quanto tempo pode durar? Lei da conservação de energia = Julius Mayer (1842) t vida = reserva(j) / gasto(j/s) = massa(kg) ε(j/kg) / L (J/s) M = kg ano= s t vida (anos)= ε(j/kg)

10 Carvão t quim < anos ε coal => J/Kg tempo bíblico ~6 mil anos Energia gravitacional (Helmholtz 1865) = GM 2 /2R ε grav = J/kg t grav ~ anos - Compatível com a idade geológica da Terra, na época - Início séc XX radioatividade rochas => t ~ bilhões de anos Fissão nuclear do U 235? t vida (anos)= ε(j/kg) ε fiss = J/kg t nuc ~ anos Energia nuclear (Eddington 1928) 4 prótons => partícula α 4H=>He 0,7% da massa => Energia E=mc 2 ε nuc = J/kg t nuc ~ anos

11 A cada segundo luz 600 milhões ton H 596 milhões ton He + E = mc 2 4 milhões ton energia

12 Fonte de Energia 15 milhões o C 5800 o C

13 Fótons viajam mais de 1 milhão de anos para sair do Sol Fonte de Energia 15 milhões o C

14 Nucleossíntese: Cadeia próton-próton Próton Deutério Hélio-3 Hélio-4 Neutron

15 Cadeia principal do cilcopróton-próton Hidrogênio neutrino Hélio-3 luz Deutério Hélio-4

16 Equações interior <=> observáveis: Temperatura superficial, Raio, L, ondas sísmicas Fr Fg Equilíbrio hidrostático Taxa reações pp α T c 4 Termostato muito preciso

17 Prova direta do interior => neutrinos a/luz de chumbo

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21 Magnetosfera e vento solar

22 Magnetosfera e vento solar elétrons prótons

23 Magnetosfera e vento solar

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25 Magnetosfera e vento solar

26 Magnetosfera e vento solar

27 Magnetosfera e vento solar

28 Magnetosfera e vento solar

29 Magnetosfera e vento solar

30 Magnetosfera e vento solar

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32 Efeitos no clima e agricultura

33 Energia de uma grande explosão solar (28/Out/2003) ao atingir a atmosfera terrestre ~ w/m2

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35 Sistema evolui, pois P=nkT n: 4p => 1α Para P cte: Tc tem que aumentar; L aumenta também Schemberg (1942) => caroço central ~20% massa => fim do ciclo de queima de H=>He no núcleo t vida ~10 bilhões de anos

36 1,30 L +5 b.a. T~ +600C 1 L hoje T~ +15C 0,75 L -4,6 b.a. T~ 85C

37 Tipo espectral O B A F G K M L=4πR 2 σt s 4 10 R 100 R 1000 R 1 R 0.1 R 0.01 R Neb. planetária Temperatura superficial K SPIZ He->C protoestrela H->He anã branca anã negra Luminosidade Sol=1

38 Zona de Habitabilidade (água líquida) Marte 0 o C Terra 150 o C Sol

39 Daqui a ~1,1 bilhão de anos Marte Terra Sol

40 Daqui a 5 bilhões de anos M T V M

41 Sol: estágio final de evolução Anã Branca dens~100 ton/cm 3 dens ~4 g/cm 3