1015700 - SOLAR PHYSICS

Il corso si propone di fornire agli studenti gli elementi di base e lo stato dell’arte di alcuni temi di Fisica Solare: conoscenza dei metodi utilizzati per studiare l'interno e l'atmosfera solare; conoscenza dei meccanismi di interazione tra plasma solare e campi magnetici localizzati; concetto di riconnessione magnetica applicata ai fenomeni transienti che si verificano nell'atmosfera solare; conoscenza dei meccanismi di interazione tra il plasma solare magnetizzato e la magnetosfera terrestre nell'ambito dello Space Weather; conoscenza dei metodi da utilizzare per l’analisi dei dati solari.

 

Conoscenza e capacità di comprensione: Comprensione critica degli sviluppi più avanzati della Fisica Moderna sia negli aspetti teorici che di laboratorio e delle loro interconnessioni, anche in ambiti interdisciplinari. Adeguata conoscenza degli strumenti matematici e informatici avanzati di uso corrente nei settori della ricerca di base e applicata. Notevole padronanza del metodo scientifico, e comprensione della natura e del procedimento della ricerca in Fisica. Durante il corso gli studenti comprenderanno i principali concetti alla base dei meccanismi fisici fondamentali che avvengono nel Sole.

 

Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Capacità di identificare gli elementi essenziali di un fenomeno (con riferimento ai fenomeni che avvengono nel Sole), in termini di ordine di grandezza e di livello di approssimazione necessario, ed essere in grado di effettuare le approssimazioni richieste. Capacità di utilizzare lo strumento della analogia per applicare soluzioni conosciute nell'ambito della fisica solare a nuovi problemi (problem solving) e diversi contesti astrofisici. Capacità di utilizzo di strumenti di calcolo matematico analitico e numerico e delle tecnologie informatiche, incluso l’utilizzo e lo sviluppo di programmi software (con particolare riferimento all’analisi di dati solari).

 

Autonomia di giudizio: Capacità di argomentare personali interpretazioni di fenomeni fisici, confrontandosi nell’ambito di gruppi di lavoro. Sviluppo del senso di responsabilità attraverso la scelta dei corsi opzionali e dell'argomento della tesi di laurea.

Abilità comunicative: Capacità di comunicare in lingua italiana e in lingua inglese nei settori avanzati della Fisica. Capacità di presentare una propria attività di ricerca o di rassegna a un pubblico di specialisti o di profani. Tali abilità saranno sviluppate nell’ambito della comunicazione dei processi che avvengono nel Sole.

 

Capacità di apprendimento: Capacità di acquisire adeguati strumenti conoscitivi per l'aggiornamento continuo delle conoscenze e di accedere alla letteratura specializzata sia nel campo della fisica solare che in campi scientificamente vicini. Capacità di utilizzare banche dati, software dedicati e risorse bibliografiche e scientifiche per estrarne informazioni e spunti atti a meglio inquadrare e sviluppare il proprio lavoro di studio e di ricerca. Capacità di acquisire, attraverso lo studio autonomo, conoscenze in nuovi campi scientifici.

Elettromagnetismo. Leggi di Maxwell. Forza di Lorentz. Reazioni nucleari. Elementi di spettroscopia. Teoria dell'interazione radiazione - materia. Legge di induzione del campo magnetico. Condizione di campo magnetico congelato. Riconnessione magnetica.

1. L'interno solare: nucleo, zona radiativa, zona convettiva. Il modello solare standard. Fusione nucleare nel nucleo solare. Misura del flusso di neutrini solari. Eliosismologia. Oscillazioni come strumento diagnostico per studiare la struttura interna e la dinamica del Sole. La rotazione solare interna.

2. L'atmosfera solare: Fotosfera, cromosfera, regione di transizione, corona. Rotazione differenziale del Sole.

3. Telescopi, strumenti e tecniche per osservare il Sole: Tecniche di osservazione dei vari strati dell'atmosfera solare. Telescopi solari sulla Terra e nello spazio. Strumenti di piano focale. Polarizzazione della luce. Spettroscopia e spettro-polarimetria.

4. Strutture magnetiche nell'atmosfera solare: Regioni attive, macchie solari, protubenze, loop, buchi coronali. Emersione di flusso magnetico nell'atmosfera solare. Formazione ed evoluzione delle regioni attive.  Il ciclo di 11 anni di attività solare. Il modello dinamo. Riscaldamento cromosferico-coronale. Vento solare.

5. Eventi eruttivi solari: Flare e eruzioni di filamenti: caratteristiche e modelli osservativi. Espulsioni di massa coronale. Space Weather.

6. Tecniche e metodi di analisi dei dati solari: JHelioviewer. SolarSoftware (IDL). Sunpy (Python). Archivi di dati solari. Analisi di immagini e magnetogrammi solari (SDO/AIA, SDO/HMI, Solar Orbiter/EUI, Solar Orbiter/PHI). Analisi di dati spettrali (Hinode/EIS, IRIS, Solar Orbiter/SPICE). Analisi della corona solare (SoHO/LASCO, Solar Orbiter/Metis).  Estrapolazioni di campo magnetico (Magnetic Connectivity Tool).

·       H. M. Antia, A. Bhatnagar, P Ulmschneider : Lectures on Solar Physics, Springer Verlag, 2003

·       M. Aschwanden : Physics of the solar corona: an introduction, Springer, Praxis Pub. Ltd, 2004

·       E. Landi Degl'Innocenti: Fisica Solare, Springer Verlag, 2008

·       E. R. Priest : Solar magnetohydrodynamics, Reidel Publ. Co., Dordrecht, 1984

Metodi e criteri di valutazione dell’apprendimento:

La verifica dell’apprendimento è affidata ad un esame finale orale. Attraverso domande relative a punti qualificanti delle varie parti del programma si tende ad accertare il livello di conoscenza complessiva acquisita dai candidati, la loro capacità di affrontare criticamente gli argomenti studiati e di mettere in correlazione le varie parti del programma.

Gli studenti potranno iniziare l’esame con l’esposizione di un argomento a loro scelta, basandosi sui testi consigliati e su eventuali articoli di rassegna consigliati dal docente e/o sulla discussione dei risultati ottenuti in seguito all'applicazione dei software illustrati durante il corso. L’argomento a scelta potrà essere esposto mediante una presentazione power point, al fine di valutare anche le capacità di esposizione e comunicazione.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

Criteri per l’attribuzione del voto finale:

Alla formulazione del voto finale concorreranno in egual misura la padronanza mostrata nelle argomentazioni qualitative e quantitative, la visione critica degli argomenti affrontati durante il corso e la capacità di mettere in correlazione le varie parti del programma.