SOLAR PHYSICS

FIS/05 - 6 CFU - 2° semestre

Docente titolare dell'insegnamento

FRANCESCA ZUCCARELLO
Email: francesca.zuccarello@inaf.it
Edificio / Indirizzo: INAF - Osservatorio Astrofisico
Telefono: 095 7332237
Orario ricevimento: Lunedì dalle 09:30 alle 11:30; Venerdì dalle 10:30 alle 12:30. E' comunque consigliabile contattare il docente tramite e-mail per verificare che non vi siano impedimenti .


Obiettivi formativi

Il corso si propone di fornire allo studente 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 e capacità di comprensione (knowledge and understanding): 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 lo studente comprenderà i principali concetti alla base dei meccanismi fisici fondamentali che avvengono nel Sole.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione (applying knowledge and understanding): 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 lo sviluppo di programmi software.

Autonomia di giudizio (making judgements): 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 (communication skills): 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 (learning skills): 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 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.


Modalità di svolgimento dell'insegnamento

L’insegnamento verrà svolto mediante lezioni frontali, erogate in lingua Inglese. Gli studenti verranno inoltre invitati a seguire un ciclo di seminari (on-line) su argomenti selezionati di Fisica Solare.

Verranno svolti anche alcuni esercizi pratici finalizzati all'apprendimento di alcune tecniche utilizzate in Fisica Solare, nonché alcune visite guidate alle infrastrutture osservative dell'INAF - Osservatorio Astrofisico di Catania.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.


Prerequisiti richiesti

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



Frequenza lezioni

La frequenza delle lezioni è di norma obbligatoria.



Contenuti del corso

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.

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

Telescopi, strumenti e tecniche per osservare il Sole: Tecniche di osservazione dei vari strati dell'atmosfera solare. Telescopi solari. Spettrografi. Filtri. Polarizzazione della luce. Spettro-polarimetria.

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. Macchie solari: caratteristiche fisiche e morfologiche. Il ciclo di 11 anni di attività solare. Il modello dinamo. Riscaldamento cromosferico-coronale. Vento solare.

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



Testi di riferimento


Altro materiale didattico

Le presentazioni (ppt o pdf) utilizzate durante le lezioni saranno distribuite agli studenti durante il periodo delle lezioni e saranno rese accessibili in una cartella Dropbox.



Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1La struttura interna del Sole H. M. Antia, A. Bhatnagar, P Ulmschneider : Lectures on Solar Physics  
2Il Modello Solare StandardH. M. Antia, A. Bhatnagar, P Ulmschneider : Lectures on Solar Physics  
3EliosismologiaNotes provided by the teacher 
4L'atmosfera solare: caratteristiche fisicheH. M. Antia, A. Bhatnagar, P Ulmschneider : Lectures on Solar Physics  
5Strumenti per l'osservazione solareH. M. Antia, A. Bhatnagar, P Ulmschneider : Lectures on Solar Physics  
6Strutture magnetiche nell'atmosfera solareE. R. Priest : Solar magnetohydrodynamics  
7Ruolo del campo magnetico nei fenomeni solariE. Landi Innocenti: Fisica Solare  
8Il ciclo solare di 11 anniH. M. Antia, A. Bhatnagar, P Ulmschneider : Lectures on Solar Physics  
9Proprietà fisiche e morfologiche dei flare solari M. Aschwanden : Physics of the solar corona: an introduction  
10Coronal Mass EjectionsK. R. Lang : The Sun from Space  
11Space WeatherK. R. Lang : The Sun from Space  


Verifica dell'apprendimento


MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

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 dal candidato, la sua 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. L’argomento a scelta potrà essere esposto mediante una presentazione ppt, 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.


ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI



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