Petrovay Kristóf

A Nap kapujában

IV. Napfoltok

7. ábra

FIGYELMEZTETÉS: Soha ne nézzünk távcsővel vagy szabad szemmel közvetlenül a Napba, mert súlyos látáskárosodás lehet a következménye! A napfoltok megfigyelésére kivetítéses módszer vagy szaküzletekben kapható speciális szűrő használható.

8. ábra

Galilei és kortársai néhány évtizeden át rendszeresen figyelték a Napot. A 17. század derekán azonban a napfoltok váratlanul eltűntek és csak a 18. században jelentek meg újra. Az ilyen hosszú, szinte teljesen foltmentes időszakokat csillagunk életében ma főminimumoknak nevezzük, ez a konkrét időszak pedig a Maunder-minimum nevet kapta. A Maunder-minimum miatt a csillagászok Nap iránti érdeklődése lanyhult, és csak a 19. században éledt fel ismét, főleg miután Rudolf Wolf svájci csillagász észrevette, hogy a foltok gyakoriságában 11 éves periodicitás mutatkozik.

9. ábra

A Greenwichi Obszervatórium 1874-ben kezdte meg a Nap rendszeres fotografikus megfigyelését és a felvételek alapján a foltok helyzetének és területének kimérését. Az eredményeket több mint egy évszázadon keresztül évente megjelenő katalógusukban tették közzé, amely alapvető jelentőségű a napfoltok vizsgálatában. Ezt a fontos munkát az időközben bezárt Greenwichi Obszervatóriumtól 1977-től az MTA Konkoly Thege Miklós Csillagászati Kutatóintézetének Napfizikai Obszervatóriuma vette át Debrecenben (9. ábra). Itt azonban a greenwichi katalógus folytatása mellett egy részletesebb, minden egyes foltot napról napra azonosító katalógus is készül. Ez az aprólékos munkával születő, a világon egyedülálló precizitású és részletességű katalógus először kínált lehetőséget a napfoltok viselkedését szabályozó statisztikai törvényszerűségek megállapítására.

A naptevékenység lefolyása az időjáráshoz hasonlóan erősen véletlenszerű és előrejelzése csak statisztikailag lehetséges. Egyebek mellett a debreceni mérések segítségével vált lehetővé a napfoltok bomlására kidolgozott elmélet, az ún. turbulens eróziós modell megerősítése. E modell szerint, melyet mintegy tíz évvel ezelőtt jómagam fejlesztettem ki egy spanyol csillagász kollégával együtt, a foltok bomlását a környező turbulens áramlások erodáló hatása okozza.

Animáció: A napfoltok turbulens eróziója

Mint az animáción látható, a napfolton kívül a Nap felszínét fortyogó, szemcsés szerkezetű áramlás jellemzi. Ezt az ún. granulációs áramlást a Nap mélyén termelt hő hajtja: a melegebb, ritkább gázcsomagok a felhajtóerő miatt felszállnak, a légkörbe érve leadják hőtöbbletüket, majd visszasüllyednek. A granuláció folytonosan kisebb-nagyobb darabokat "harapdál ki" a napfoltokból, hasonlóan ahhoz, ahogyan a tenger zajlása erodálja a partot. Modellünk legfontosabb jóslata, hogy a napfoltok bomlási üteme, vagyis az adott idő alatt bekövetkező területvesztés arányos a folt sugarának és korábban elért maximális sugarának hányadosával. A modell kiválóan leírja a napfoltok átlagos viselkedését, először adva megnyugtató magyarázatot a napfoltbomlást szabályozó törvényszerűség 400 éves problémájára.

Közel egy évszázada tudjuk, hogy a napfoltokban a Nap és a Föld általános mágneses terénél több ezerszer erősebb, függőleges irányú mágneses tér mérhető. A 20. század derekára világossá vált, hogy az erős mágneses tér nem csupán a napfolt egy további bizarr sajátossága, hanem éppen annak lényege. Már láttuk, hogy a Nap anyaga forró, ionizált gáz, plazma. A plazma és a mágneses tér kölcsönhatását leíró tudományág, a magnetohidrodinamika legfontosabb törvénye az ún. befagyási törvény, mely szerint a plazma áramlása során nem keresztezheti a mágneses erővonalakat. Ehelyett az áramló plazma a gyenge mágneses tereket magával sodorja, míg az erős mágneses tér gátolja az áramlást. Az utóbbi hatás, tehát a napfoltokban levő erős mágneses tér akadályozza meg azokat a fortyogó áramlásokat, melyek a hőt a Nap belseje felől kiszállítanák, ezáltal a napfoltok anyaga a környezethez képest lehűl.

Napfoltokat tehát ott látunk, ahol a napfelszínt erős mágneses erővonalcső (fluxuscső) metszi át. A Nap mágneses terének térképei azt mutatják, hogy a bipoláris aktív vidékek két felében a mágneses tér irányítása ellentétes. A következő, kb. százezerszeresen felgyorsított animáción a fehér területeken az erővonalak kibújnak a Napból, a fekete területeken visszabújnak bele.

Animáció: A Nap mágneses térképe

A napkoronáról készült röntgenképek egyértelműen megmutatják, hogy itt egyazon fluxusköteg ki-, illetve visszabúvási pontjairól van szó. Aktív vidékek tehát ott figyelhetők meg, ahol a Nap felszíne alól mágneses erővonalköteg tolul, "púposodik" ki a légkörbe. Mire a felszín fölé jut, az erővonalköteg több szálra foszlik, így az aktív vidéken több kisebb-nagyobb napfoltot, mágneses elemet is megfigyelünk. Ezek mozgása azonban arra utal, hogy az egyes szálak valamivel a felszín alatt egy egységes erővonalköteggé egyesülnek. A következő animáció segítségével a Nap felszíne alá pillantva egy mágneses fluxusköteg felbukkanását kísérhetjük figyelemmel.

Animáció: Napfoltok megjelenése mágneses erővonalhurok talppontjainál