Nap

(napállandó, szoláris konstans)

A Naprendszer messze legnagyobb tagja egy gáznemű sugárzó gömb, a Nap.

átmérő: 1.390.000 km.
tömeg: 1,989 x 10³⁰ kg
a mag hőmérséklete: 15.000.000 K.
felszíni hőmérséklet: 5800 K

A Nap szerkezete, légköre, bolygói, Kopernikusz után.

A Naprendszer tömegének 99,87%-a koncentrálódik benne, a fennmaradó rész háromnegyedét pedig a Jupiter teszi ki. Átmérője a Földének 109, míg a Jupiterének közel 10-szerese. Óriási tömege révén a Nap hatalmas gravitációs erőt fejt ki, s ez az erő tartja együtt a rendszert, és irányítja valamennyi bolygó és kisebb égitest mozgását is.

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

A Nap képe röntgentartományban

A Nap elemi részecskéket is kisugároz, amelyet napszélnek nevezünk.

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 x 10²⁶ watt. A kisugárzott energiamennyiségnek legfeljebb csak tízmilliárdod része éri el a Földet. A földi légkör 1 négyzetméterére merőlegesen beeső teljesítmény még így is 1370 watt. Ez a mennyiség a napállandó (szoláris konstans).

A Nap szerkezete:
(röntgensugárzási zóna, konvektív zóna, kromoszféra)

- A Nap középpontjában a hőmérsékletet kb. 15 millió K-re, a sűrűséget pedig a ránehezedő külső rétegek hatalmas nyomása miatt 160000 kg/m3-re (a víz sűrűségének 160-szorosára) becsülik.
A Nap sugarának mintegy egynegyedéig terjedő központi magfúziós atomerőműként működik ahol az energia nagyenergiájú fotonok, így gamma-sugárzás 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 reakcióban 4 proton egyesül egy-egy héliummaggá, kettő pedig átalakul neutronná. Minden reakcióban egy kicsiny tömeg energiává alakul át az E=mc² képletnek megfelelően.
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.

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

- A Nap felszínközeli külső, 25 - 30%-ot kitevő részében nagyarányú konvekció zajlik. A hő az anyag áramlása révén jut el a fotoszférába, majd onnan sugárzódik ki a világűrbe. Ezt a réteget konvektív zónának nevezik.

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

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

A Nap légköre A Nap "látható" felszíne a fotoszféra, amely vékony gáznemű réteg s gyakorlatilag az összes napfény ebből származik. A fotoszféra hőmérséklete mintegy 5800 K.
A fotoszféra fölött a pár ezer kilométer vastag ritkább réteg a kromoszféra helyezkedik el. A kromoszférában a fotoszféra fölött néhány száz kilométer magasban a hőmérséklet 4300 K-re csökken. Ezután a hőmérséklet gyorsan nő 8300 K-re addig az átmeneti rétegig, amelyik a kromoszférát a Nap legkülső rétegét a koronától elválasztja.

Napfogyatkozás közben a kromoszféra vörös gyűrűként látható.

A korona a Nap sugarát többszörösen kitevő távolságig terjed, hőmérséklete 1 - 5 millió K között van. A kicsiny sűrűségű korona belsejében a részecskék mozgása igen nagy. 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 koronából áramlanak ki azok a részecskék amiket napszélnek nevezünk.

A Nap fehér fénye színképnek (spektrumnak) nevezett színes fénysávra bontható a vöröstől a kékig és az ibolyáig. A látható spektrum pontosan olyan, mint a szivárvány, mert a levegőben lebegő vízcseppek fénytörő prizmaként bontják színeire a napfényt. A prizmával előállított spektrum színeiről először Newton mutatta ki, hogy további színekre már nem bonthatók. A napfény folyamatos színképében több ezer abszorpciós vonal található. Az abszorpciós vonalak ujjlenyomatként jellemzőek a Nap mélyebb légkörében található kémiai elemekre.

A Nap légköre

A fotoszféra fényes granulák millióiból áll. A granulák átlagos élettartama 9 perc, ezalatt keletkeznek, alakjukat változtatják és elenyésznek. Átmérőjük kb. 1000 km. A granulák olyan cellák amelyekben a forró gázok a mélyből felfelé igyekszenek és a granulák közötti sötétebb közökben süllyednek vissza. Kialakulhatnak szupergranulák, amelyek több száz elkülönült granulát tartalmazó cellák.

A fotoszféra szembetűnőbb jelenségei a napfoltok, melyek umbrából, sötét központi régióból és penumbrából, az umbrát körülvevő kevésbé sötét régió, amelyet a középpont felől szétágazó sötét és világos szálak alkotnak.
A napfoltok sötétnek tűnnek a fotoszféra más részeihez viszonyítva, ami abból adódik, hogy környezetüknél mintegy 2000 K-nel alacsonyabb a hőmérsékletük. Hőmérsékletük átlagosan 4000 K.
A napfoltok mérete a piciny pórusoktól a granula méreten keresztül a több milliárd négyzetkilométerig terjedhet. A foltoknak kb. 5%-a olyan nagy, hogy kedvező körülmények mellett szabad szemmel is látni lehet.
Az átlagos foltcsoport élettartama két hét, de nagyobbak ennél hosszabb ideig fennmaradnak. A napfoltok száma kb. 11,1 éves ciklussal változik. Az egymás után következő 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.

Protuberanciák: A Nap leglátványosabb jelenségei. A felső kromoszféra és a korona környező anyagánál alacsonyabb hőmérsékletű, de nagyobb sűrűségű gázokból álló felhők, szökőkutak és lángnyelvek.
Teljes napfogyatkozáskor közvetlenül is láthatók, de leginkább azokon a hullámhosszokon figyelhető meg, amelyeken a hidrogén és a hélium fényt bocsát ki vagy nyel el. Az elnyelési hullámhosszakon vizsgált protuberanciát filamentumnak is nevezik.
A protuberanciák élettartama változatos, akár egy évig is imbolyoghatnak a koronában.

A képre kattintva egy videorészlet látható a naptevékenységről.

A napfáklyák kifényesedő területek a napkorongon, amelyeket a Nap felső légkörének túlfűtöttsége hoz létre.
A napfáklyák a naptevékenység megnyilvánulásai, gyakran szoros kapcsolatban vannak a napfoltokkal.
Élettartamuk több hónap is lehet.
Elsősorban a napkorong pereme közelében láthatók jól, hőmérsékletük átlagosan 300 kelvinnel haladja meg a környező fotoszféra 5700 K-es hőmérsékletét.
A mágneses mérések szerint a fáklyapontokon a Nap felszínét néhány száz km átmérőjű) mágneses erővonalcsövek (fluxuscsövek) metszik.

A korona jóval forróbb a fotoszféránál és magas hőmérséklete miatt a röntgensugárzása igen erős, a fotoszférával ellentétben, amelynek röntgensugárzása elenyésző.
A napfoltmaximumokat kivéve a korona szerkezete meglehetősen egyenetlen. A röntgen- és ibolyántúli felvételeken sötét foltokként feltűnő koronalyukak hidegebb, alacsonyabb sűrűségű és nyitott mágneses mezejű képződmények (azaz a mágneses erővonalak valahol a bolygóközi térben záródnak ahelyett, hogy visszakanyarodnának a Nap felé). A koronalyukakból indul ki a napszél. A teljes napfogyatkozás alkalmával szépen megfigyelhető.

A naptevékenység egyik megnyilvánulása a koronakidobódás, a napkorona egy darabjának kilökődése a bolygóközi térbe.
Angolul "coronal mass ejection" vagy rövidítve éssel CME. (Nálunk említik koronakitörés vagy koronakilövellés néven is.)
A Nap mágneses terének instabilitása okozza. A kidobódó, átlagosan 10¹² kg tömegű, 1-2 millió K hőmérsékletű plazmafelhő felgyorsulva elhagyja a Napot bolygóközi mágneses felhőként. Sebessége meghaladja a napszélét, néha eléri a másodpercenkénti 2-3000 km-est.
Földi hatása jelentős lehet a távközlésre, műholdakra, navigációra.

A Nap csak Kopernikusz után (XVI. sz.) foglalhatta el az őt megillető helyet a Naprendszer középpontjában. Előtte ugyanis a ptolemaioszi geocentrikus elmélet volt az elfogadott.

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 helyétől, nincs semmi olyan különös ismertetőjele 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.

Merkúr, Vénusz, Föld, Mars, Jupiter, Szaturnusz, Uránusz, Neptunusz, (Plútó)

Felhasznált irodalom