Nap

 

 

A Naprendszer messze legnagyobb tagja egy gáznemû sugárzó gömb, a Nap.
A Naprendszer tömegének 99,87%-a koncentrálódik benne, a fennmaradó rész háromnegyedét pedig a Jupiter teszi ki.
Átmérõje a Földének 109, míg a Jupiterének közel 10-szerese. Óriási tömege révén a Nap hatalmas gravitációs erõt fejt ki, s ez az erõ tartja együtt a rendszert, és irányítja valamennyi bolygó és kisebb égitest mozgását is.

 

A kisugárzott energia

 

 

A Napból áradó fantasztikus mennyiségû energia elsõsorban közeli ibolyántúli, látható és infravörös sugárzás formájában hagyja el a csillagot, de emellett a Nap kisebb mennyiségben mindenféle más sugárzást is kibocsát, a gamma- és röntgensugaraktól egészen a rádióhullámokig.

 

A Nap elemi részecskéket is kisugároz, amelyet napszélnek nevezünk.

A Nap fehér fénye színképnek (spektrumnak) nevezett színes fénysávra bontható a vöröstõl a kékig és az ibolyáig. A látható spektrum pontosan olyan, mint a szivárvány, mert a levegõben lebegõ vízcseppek fénytörõ prizmaként bontják színeire a napfényt. A prizmával elõállított spektrum színeirõl elõször Newton mutatta ki, hogy további színekre már nem bonthatók. A napfény folyamatos színképében több ezer abszorpciós vonal található. Az abszorpciós vonalak ujjlenyomatként jellemzõek a Nap mélyebb légkörében található kémiai elemekre.

A Napból másodpercenként kisugárzott energia teljes mennyiségét a Nap sugárzási teljesítményének nevezzük, és ugyanúgy wattban fejezzük ki, mint egy villanykörte teljesítményét. Ez az érték 3,86*1026 watt. A kisugárzott energiamennyiségnek legfeljebb csak tízmilliárdod része éri el a Földet. A földi légkör 1 négyzetméterére merõlegesen beesõ teljesítmény még így is 1370 watt. Ez a mennyiség a napállandó.

A Nap szerkezete

 

A Nap átlagos sûrûsége (1410 kg/m3) a Föld átlagos sûrûségének csak egynegyede, a víz sûrûségének pedig 1,4-szerese, ami azt sugallja, hogy a Napot fõként könnyebb kémiai elemek alkotják: 73% hidrogén, 25% hélium, 2%-ban pedig nehezebb elemek.

 

A Nap belseje:

1. centrális mag
2. röntgensugárzási zóna
3. konvektív zóna

A Nap légköre:

1. fotoszféra (látható)
2. kromoszféra
3. korona

 

 

A Nap belseje

Mag

A Nap középpontjában a hõmérsékletet kb. 15 millió K-re, a sûrûséget pedig a ránehezedõ külsõ rétegek hatalmas nyomása miatt 160000 kg/m3-re (a víz sûrûségének 160-szorosára) becsülik.

 

A Nap rádiuszának mintegy egynegyedéig terjedõ központi mag fúziós atomerõmûként mûködik ahol az energia nagyenergiájú fotonok, így gamma- és röntgensugárzás formájában szabadul fel a könnyebb elemek nehezebbekké való egyesülése közben. A Nap magjában lejátszódó fúziós folyamatban proton-proton reakció zajlik le, melynek során hidrogénatomok magjai (vagyis protonok) egyesülnek, s héliumatommagok jönnek létre. Minden reakció eredményeként 4 proton egyesül egy-egy héliummaggá úgy, hogy közben kettõ átalakul neutronná. Minden reakcióban egy kicsiny tömeg energiává alakul át az E=mc2 képletnek megfelelõen. Bár az egyes proton-proton reakciókban a tömegnek csak 0,7%-a alakul át energiává, a lejátszódó nagy számú reakciók miatt a Nap másodpercenként 4 millió tonna anyagot használ fel fényerejének megtartására.
Az óriási anyagvesztés ellenére a Nap még a mostanihoz hasonló szinten 5 - 6 milliárd évig sugározhat.

 

Röntgensugárzási zóna

A magot veszi körül kb. a sugár 70%-áig a röntgensugárzási zóna. Ebben a tartományban a fotonok gyakran ütköznek, elnyelõdnek, majd véletlenszerûen kisugárzódnak. Egy-egy fotont oly sokszor érik ilyen megpróbáltatások, hogy legkevesebb tízezer, de akár 1 millió évig is eltarthat mire a felszínre ér.

Konvektív zóna

A Nap felszínközeli külsõ, 25 - 30%-ot kitevõ részében nagyarányú konvekció zajlik. A hõ az anyag áramlása révén jut el a fotoszférába, majd onnan sugárzódik ki a világûrbe. Ezt a réteget konvektív zónának nevezik.

 

A Nap légköre

Fotoszféra

A Nap "látható" felszíne a fotoszféra, amely vékony (kb. 400 km vastagságú) gáznemû réteg. A szemünkbe érkezõ napsugárzás több mint 90%-a itt keletkezik (reemittálódik). A fotoszféra hõmérséklete kb. 6000 K.
A fotoszféra fényes granulák millióiból áll. A granulák olyan cellák amelyekben a forró gázok a mélybõl felfelé igyekszenek és a granulák közötti sötétebb közökben süllyednek vissza. A granulák tulajdonképpen felszálló konvektív elemek. Egy granula kb. 500 km átmérõjû és 1-2km/s sebességgel mozog felfelé. A granulák élettartama 5-7perc, ezalatt keletkeznek, alakjukat változtatják és összekeverednek a környezetükkel, eltûnnek. Kialakulhatnak szupergranulák, amelyek több száz elkülönült granulát tartalmazó cellák.

 

A fotoszféra legfeltûnõbb jelenségei a napfoltok. 
Ezek két részbõl állnak, a sötétebb központi régióból (umbrából), és az, az umbrát körülvevõ világosabb régióból (a penumbrából), amelyet a középpont felõl szétágazó sötét és világos szálak alkotnak. A napfoltok sötétnek tûnnek a fotoszféra más részeihez viszonyítva, ami abból adódik, hogy környezetüknél mintegy 2000 K-nel alacsonyabb a hõmérsékletük. Hõmérsékletük átlagosan 4000 K.
Egy egyedülálló napfolt átlagos mérete 10 000 km, élettartama kb. 1 hét. (a piciny pórusoktól a granula méreten keresztül a több milliárd négyzetkilométerig terjedhet). A foltoknak kb. 5%-a olyan nagy, hogy kedvezõ körülmények mellett szabad szemmel is látni lehet. A napfoltok megjelenésének oka, hogy a fotoszférában idõnként erõs mágneses tér jön létre. Ahol a mágneses térerõsség megnövekedett, ott jelenik meg napfolt. Vannak É-i és D-i polaritású napfoltok.
A napfoltok csak ritkán láthatók egyedülálló foltként, általában foltcsoportokba tömörülnek. Egy foltcsoport jellegzetes mérete 100000km, élettartama kb. egy hónap. A legtöbb foltcsoport egy határvonallal két részre osztható; az egyik részben csak É-i, a másikban csak D-i polaritású foltok találhatók. Ezeket a foltcsoportokat poláros foltcsoportoknak nevezzük.
A napfoltok száma kb. 11,2 éves ciklussal változik. Az egymás után következõ ciklusok maximumai között pedig kb. 80 éves periódust lehet felfedezni. Történelmi beszámolók szerint nem egy nagyobb szünet is volt a napfoltciklusban pl. a Maunder-féle minimum 1645 - 1715 között.

 

A napfoltok környékén a fotoszféra világosabb gyöngyszerûen összefûzött szerkezetet mutat.
Ezt nevezzük fáklyamezõnek, ennek elemeit fáklyáknak.
A fáklyák a fotoszféra felsõ tartományában lévõ, a környezetüknél 300 fokkal magasabb hõmérsékletû felhõk.

Kromoszféra

A fotoszféra fölött a pár ezer kilométer vastag, ritkább réteg a kromoszféra helyezkedik el.
A kromoszférát már csak teljes napfogyatkozások alkalmával, vagy csak segédberendezésekkel figyelhetjük meg. Vastagsága mintegy 10 ezer km., sûrûsége már csak százezred része a fotoszféra sûrûségének. A kromoszférában a fotoszféra fölött néhány száz kilométer magasban a hõmérséklet 4300 K-re csökken. Ezután a hõmérséklet gyorsan nõ addig az átmeneti rétegig, amelyik a kromoszférát a Nap legkülsõ rétegét a koronától elválasztja.
A kromoszféra létét és magas hõmérsékletét a konvektív zónában keletkezõ különleges mágneses (magneto-hidrodinamikai) hullámoknak köszönheti.

 

A kromoszféra jellegzetes megnyilvánulásai a protuberanciák, a Nap leglátványosabb jelenségei. Ezek a fotoszféra fölé nyúló izzó gázhidak a Napon, amelyek a két napfoltot összekapcsoló mágneses erõvonalakat követik. A felsõ kromoszféra és a korona környezõ anyagánál alacsonyabb hõmérsékletû, de nagyobb sûrûségû gázokból álló felhõk, szökõkutak és lángnyelvek. Jellegzetes méretük 100 ezer km, élettartamuk kb. egy hónap, de ez utóbbi nagyon változatos, akár egy évig is imbolyoghatnak a koronában. Az is elõfordulhat, hogy hirtelen akár 1000 km/s sebességgel , százezer kilométerekre kilódulhatnak a világûrbe.
Teljes napfogyatkozáskor közvetlenül is láthatók, de leginkább azokon a hullámhosszokon figyelhetõ meg, amelyeken a hidrogén és a hélium fényt bocsát ki vagy nyel el.
A Nap leghevesebb megnyilvánulásai a flerek. A fler lényegében a kromoszféra hirtelen kifényesedése a napfoltcsoportok fölött. A kifényesedés néhány perc alatt megy végbe, majd 20-100 perc alatt ismét elhalványodik.
(Élettartama maximum pár óra.) Az összetett napfoltcsoportokhoz kapcsolódó összekuszálódott mágneses térben felhalmozott energia robbanásszerûen felszabadul, s ennek következtében az ott levõ elemi részecskék (elektronok, de néha protonok is) nagy sebességre gyorsulnak fel és kilökõdnek.
Ilyenkor nagy energiájú részecskék zápora éri el a Föld mágneses mezejét illetve légkörét.
Igen ritkán olyan nagyintenzitású napkitörések is elõfordulnak, amelyek alkalmával kozmikus (közel fénysebességgel mozgó) protonokat is észlelhetünk. Ezeket proton flereknek nevezzük

 

Korona

 

A korona a Napsugarát többszörösen kitevõ távolságig terjed, hõmérséklete 1 - 5 millió K között van. A korona a kromoszféránál is ezerszer kisebb sûrûségû gázfelhõ (1 milliószor ritkább, mint a Föld légköre), de részecskéinek nagy az energiája, így magas a hõmérséklete. A korona fûtésében is a konvektív zónában keletkezõ mágneses hullámok játsszák a fõszerepet.
A belsõ korona mintegy 1,5 milló km-re terjed ki, , de nagy anyagkiáramlásai akár 3 millió km-re is kiterjedek, folyamatosan megy át a bolygóközi anyagba.
A korona túl halvány ahhoz, hogy speciális eszközök nélkül látni lehessen, ami alól kivétel a teljes napfogyatkozás ideje, amikor a holdkorong legfeljebb néhány percre takarja el a fotoszféra vakító fényét.
A kép 1991. július 11-én készült (Kaliforniában ) 5 egyedi kép felhasználásával.

 

A korona jóval forróbb a fotoszféránál és magas hõmérséklete miatt a röntgensugárzása igen erõs, a fotoszférával ellentétben, amelynek röntgensugárzása elenyészõ. A napfoltmaximumokat kivéve a korona szerkezete meglehetõsen egyenetlen. A röntgen- és ibolyántúli felvételeken sötét foltokként feltûnõ koronalyukak hidegebb, alacsonyabb sûrûségû és nyitott mágneses mezejû képzõdmények (azaz a mágneses erõvonalak valahol a bolygóközi térben záródnak ahelyett, hogy visszakanyarodnának a Nap felé). A koronalyukakból áramlanak ki azok a részecskék amiket napszélnek nevezünk. A teljes napfogyatkozás alkalmával szépen megfigyelhetõ.

 
A NAP ADATAI
Tömeg
        A Föld tömegével kifejezve:
1,989 1030 kg 
332 830*Föld tömeg 
 Egyenlítõi sugár
        A Föld egyenlítõi sugarával:
695 000  km 
108,97  
 Közepes sûrûség (gm/cm3) 1,41 gm/cm3
 Tengelyforgási idõ 25 -36 nap 
 Egyenlítõi nehézségi gyorsulás 274 m/sec2
 Szökési sebesség 618,02 km/sec 
 Felszíni hõmérséklet kb. 6000 K  
 Centrális hõmérséklet 10-20 millió K  
Összetétele:
       Hidrogén 
       Hélium
       Oxigén
       Szén
       Nitrogén
       Neon
       Vas
       Szilicium
       Magnézium
       Kén
       Egyéb

Összetétele: 
       92,1 % 
       7,8 % 
       0,061 %  
0,030 % 

       0,0084 % 
       0,0076 %  
0,0037 % 

       0,0031 % 
       0,0024 %  
0,0015 % 

       0,0015 %  

 

A Nap gyorsabban forog az egyenlítõjénél mint a pólusokon. Az egyenlítõn mért forgási periódus 25 nap, a sarkok közelében 35 nap.

 

Napfogyatkozás

 

A teljes napfogyatkozás egyáltalán nem ritka jelenség. Földünk valamely vidékén minden másfél évben megfigyelhetõ ha jó az idõjárás. Akkor következik be, ha a Hold éppen a Nap és a Föld közé kerül, s árnyékát bolygónkra vetíti. Minthogy a Naphoz képest mind a Hold mind pedig a Földünk mozgásban van, az árnyék szinte végigszáguld bolygónk felszínén, végigsöpörve az úgynevezett totalitási zónát. Ha valaki ebbõl a sávból figyeli a Napot, teljes napfogyatkozás tanúja lehet. Ez a zóna azonban rendkívül keskeny, ezért a Föld egy kiválasztott pontján nagyon ritkán következik be teljes napfogyatkozás, hozzávetõlegesen 300 évenként egyszer és akkor is csupán maximum 8 percig.

 

 

Egy-egy fogyatkozás kezdete szinte eseménytelen. A Hold korongja kis horpadást alkot a Nap nyugati peremén, jelezve, hogy a csillagászati esemény elkezdõdött. A sötét folt egyre növekszik, s alig egy óra múltán már csak keskeny, vakító sarlócska ragyog az égen. Eddig tart a részleges napfogyatkozás.

 

 

Részleges napfogyatkozás idején a fák lombjának árnyékában csupa sarlóalakú foltot figyelhetünk meg. A következõk miatt: a fényfoltok a lomb árnyékában tulajdonképpen a Nap tükörképei, fogyatkozáskor pedig a Napnak sarló alakja van és pontosan ilyen alakú a mása is a lomb árnyékában.

A teljes fogyatkozás bekövetkezte elõtti néhány percben aztán drámai fejleményeknek lehetünk tanúi. A hõmérséklet hirtelen csökken az árnyékzónában, mivel sokkal kevesebb napsugárzás éri. Az égbolt elsötétül és gyakran mélykék színûvé válik, a távoli részeit sárgás színû köd borítja. A madarak megzavarodva a váratlan "alkonyattól" fészkükre szállnak. Hirtelen minden elsötétül. A Nap egyre keskenyedõ sarlója szinte gyöngysorrá töredezik, s látványosan sziporkázik a Hold hegyei közt levõ völgyeken át. Néhány csillogó "gyöngyszem" összekapcsolódik, s ragyogó gyûrût von csillagunk köré. Ezt a tüneményt szokták "gyémántgyûrûként" emlegetni. A teljes fogyatkozás pillanataiban a Nap légkörének halványabb, külsõ rétegeit, a koronát is megpillanthatjuk a Hold sötét sziluettje körül. Ezüstfehér színû, szálas, pelyhes szerkezete miatt madárszárnyakhoz hasonlít. A teljes napfogyatkozás néhány perce alatt készült színes felvételeken a korona belsõ tartományaiban valószínûleg rózsaszínes foltokat találunk, amelyek napkitörések fényesen izzó hidrogénfelhõi.

 

 

Teljes napfogyatkozás csak olyankor következhet be, amikor a Hold árnyékkúpja eléri bolygónk felszínét. A holdpálya elnyúlt ellipszis lévén csak olyankor jöhet létre totális fogyatkozás, amikor égi kísérõnk a pályájának Földhöz közelebbi felén jár, azaz a perigeum környékén tartózkodik.

 

 

 

Ha a Hold pályájának távolabbi felében, az apogeum környékén található a fogyatkozás idején, akkor árnyékkúpjának hegye nem éri el Földünket, s égi kísérõnk kisebb átmérõjûnek látszik mint a Nap. Ilyenkor a Hold pereme körül a napkorong fényesen ragyogó szélét láthatjuk. Ez az úgynevezett annuláris, vagy gyûrûs napfogyatkozás rendkívül látványos, de tudományos szempontból alig van jelentõsége.

 

 

Centrális fogyatkozásról beszélünk, ha a Hold árnyékkúpjának hegye éppen csak súrolja a Föld felszínét, s ilyenkor a fogyatkozási sáv egy részén teljes, másutt gyûrûs fogyatkozást figyelhetünk meg. Átlagosan 18 évenként fordul elõ.

 

Azok a megfigyelõk, akik a teljes vagy gyûrûs fogyatkozás sávjától nem túl messze végzik vizsgálataikat, részleges fogyatkozás szemtanúi lehetnek. Ilyenkor ugyanis a Hold a napkorongot csak részben takarja el. Ilyenkor a megfigyelõ a Hold félárnyékában van.
A kép Vácott készült (saját fotó részlete), ahonnan csak részleges napfogyatkozást lehetett látni, amikor Magyarországon 1999. augusztus 11-én másfél évszázad múltán (1842-ben volt korábban) köszöntött be ismét a nappali sötétség a Sopron - Békéscsaba közötti területen, 112 kilométeres szélességben.

 

A fogyatkozásokat szabad szemmel nézni rendkívül veszélyes! Sokan, fõként gyerekek, hajlamosak rá, hogy minden segédeszköz nélkül bámulják a fogyatkozásban levõ Napot, s eközben súlyos retinaégést szenvednek. A szemlencse ugyanis (az egyszerû nagyítóhoz hasonlóan) összegyûjti a Nap sugarait, amelyek találkozási helyükön, a retinán égési sebet okoznak. Ez pedig teljes vaksághoz vezethet.
A részleges napfogyatkozások során leggyakrabban használt megfigyelési segédeszköz egy gyertyalánggal mindkét oldalán bekormozott közönséges üvegdarab. Az elõhívott filmek végén található fekete befûzõdarabok is alkalmasak erre a célra, ha elég sötétek. A legjobb a hegesztõk által használt védõszemüveg. A teljes fogyatkozás alatt nyugodtan csodálhatjuk a jelenséget, minthogy ilyenkor a Nap környékének fényessége a teliholdéhoz hasonló. Ha valakinek elég sok pénze van, vagy már annyira ért a csillagászathoz, hogy befizetik egy ilyen útra, akár szuperszonikus repülõgéprõl is végezheti a vizsgálatait, amely a legkedvezõbb irányba repülve két óráig is a teljes napfogyatkozás övezetében tartózkodhat (egyébként ilyet már csináltak).

 

A Nap csak Kopernikusz után (XVI. sz.) foglalhatta el az õt megilletõ helyet a Naprendszer középpontjában.

 

A Nap csak egy csillag a sok közül, amely pusztán azért látszik olyan fényesnek, mert rendkívül közel van hozzánk.
Ha ugyanolyan távol volna, mint a második legközelebbi csillag, az Alfa Centauri, semmivel sem volna különb, mint a többi fényes csillag. Eltekintve a bolygórendszerünkben elfoglalt középponti helyétõl, nincs semmi olyan különös ismertetõjele amely megkülönböztetné a
Tejútrendszer sok milliárdnyi hasonló csillagától.

 

A földlakók szempontjából természetesen rendkívül fontos szerepet játszik a Nap, mivel az élethez elengedhetetlenül fontos meleg és fény forrása. A Nap szerepe nélkülözhetetlen az emberiség életében, az emberiség léte viszont teljesen lényegtelen az egész Világegyetem szempontjából.