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Oggetto:
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Elementi di Eliofisica e Meteorologia Spaziale

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Anno accademico 2012/2013

Codice dell'attività didattica
MFN1517
Docente
Dott. Alessandro Bemporad (Titolare del corso)
Corso di studi
008510-102 Laurea Magistrale in Fisica ind. Astrofisica e Fisica Teorica
Anno
1° anno
Periodo didattico
Terzo periodo didattico
Tipologia
C=Affine o integrativo
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
FIS/05 - astronomia e astrofisica
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Sommario del corso

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Obiettivi formativi

Obiettivo del corso sarà sviluppare alcuni concetti chiave per la comprensione delle manifestazioni principali dell'attività solare e delle loro possibili interazioni con le magnetosfere planetarie e con la Terra in particolare.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Questo corso sarà direttamente utile a qualsiasi studente che sia interessato alla ricerca in fisica solare, fisica stellare e planetologia, ma gli argomenti affrontati saranno direttamente utili anche a studenti universitari interessati più in generale ai plasmi astrofisici. Il corso sarà suddiviso nei seguenti 3 moduli: 1) il sole e l’attività solare; 2) magnetosfere planetarie e mezzo interplanetario; 3) effetti dell’attività solare sulla Terra.

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Programma

1° MODULO (18 ore): “Il Sole e l’attività solare”. Introduzione storica allo studio dell’ambiente Sole-Terra (1. Cap. 1); il sole quieto (struttura interna, fotosfera, cromosfera, corona) ed il sole attivo (regioni attive, macchie solari e ciclo solare, protuberanze, brillamenti) (1. Capp. 2-3). Attività solari responsabili della meteorologia spaziale: vento solare (2. Cap. 4), eiezioni coronali di massa (CME) e loro propagazione nello spazio interplanetario (2. Cap. 5), particelle ad alta energia (SEP) e burst radio (2. Cap. 6); problemi aperti.

2° MODULO (12 ore): “Magnetosfere Planetarie e Mezzo Interplanetario”. Descrizione dei campi magnetici planetari (dipolo e sviluppo in multipoli), plasma magnetosferico e moto delle particelle (invarianti adiabatici del moto, moti di deriva nel campo magnetosferico) (2. Cap. 7).  Magnetosfere planetarie nel sistema solare (approfondimento sulla magnetosfera terrestre da 1. Cap. 7, cenni su magnetosfere di Mercurio, Venere, Marte, Giove, Saturno, Urano, Nettuno da 2. Cap.7). Struttura dell’Eliosfera e mezzo interstellare.

3° MODULO (18 ore): “Effetti dell’attività solare sulla Terra”. Introduzione alla meteorologia spaziale (3. Cap. 2). Conversione di energia nelle magnetosfere planetarie (accumulo, trasferimento e perdita di energia nella magnetosfera, energy budget, tempeste geomagnetiche) (3. Cap.10); meccanismi di accelerazione di particelle nelle radiation belts (processi di origine esterna ed interna alla magnetosfera) e perdita di particelle dalle radiation belts; applicazioni alla Terra ed agli altri pianeti del sistema solare (3. Cap.11); risposta dell’atmosfera terrestre a brillamenti ed alle eiezioni coronali di massa (3. Cap. 12); sviluppi futuri.

1st PART (18 hours): “Sun and Solar Activity”. Historical introduction to the study of the Sun-Earth Environment (1. Chapt. 1); the quiet Sun (internal structure, photosphere, chromosphere, corona) and the active Sun (active regions, sunspots and solar cycle, prominences, flares) (1. Chapt. 2-3). Solar activities responsible for Space Weather: solar wind (2. Chapt. 4), Coronal Mass Ejections (CMEs) and their propagation in the interplanetary medium (2. Chapt. 5), Solar Energetic Particles (SEPs) and radio bursts (2. Chapt. 6); open problems.

2nd PART (12 hours): “Planetary Magnetosheres and Interplanetary Medium”. Description of planetary magnetic fields (dipole and multipole development), magnetospheric plasma and particle motion (adiabatic invariant of motion, drift motions in the magnetosphere) (2. Chapt. 7).  Planetary magnetospheres in the solar system (focusing mainly on the Earth magnetosphere 1. Chapt. 7, general description of Mercury, Venus, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun magnetospheres 2. Chapt.7). Structure of the Heliosphere and Interstellar Medium.

3rd PART (18 hours): “Impact of solar activity on the Earth”. Introduction on the Space Weather (3. Chapt. 2). Conversion of energy in planetary magnetospheres (storage, transfer and loss of energy in the magnetoshere, energy budget, geomagnetic storms) (3. Chapt.10); particle acceleration mechanisms in the radiation belts (external and internal magnetospheric sources) and particle loss from the radiation belts; applications: Earth and other planets of solar system (3. Chapt.11); Earth atmospheric response to solar flares and CMEs (3. Chapt. 12); future developments.

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Testi consigliati e bibliografia

  1. “Handbook of the Solar-Terrestrial Environment”, Y. Kamide & A. Chian Eds., Springer (2007).
  2. “Planetary Sciences”, I. de Pater & J. Lissauer, Cambridge Univ. Press (2001).
  3. “Heliophysics – Space storms and radiation: causes and effects”, AA.VV., C.J. Schrijver and G.L. Siscoe (Eds.), Cambridge Univ. Press (2010).
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Ultimo aggiornamento: 25/06/2013 15:31
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