Egy forró téma – a Nap (I. rész)6 perc


Belsejében egy gigantikus nukleáris reaktor van, és valójában nem is áll a Naprendszer középpontjában. Cikksorozatunk első részében arra is választ adunk, miért látjuk ugyanakkorának a Napot és a Holdat, és, hogy legforróbb égitestünk miből táplálkozik.

Közismert tény, hogy a csillagok rettenetesen messze vannak tőlünk – ahogy az is, hogy azért akad egy kivétel. Éltető csillagunk, a Naprendszer középpontjában elhelyezkedő Nap csupán 150 millió kilométerre található, ez pedig lehetőséget biztosít ahhoz, hogy kissé alaposabban szemügyre vehessük. Ennek a már több évszázada tartó tüzetes vizsgálatnak az eredményeit foglalja össze most induló, néhány részes cikksorozatunk.

A most következő cikk elsősorban azt járja körül, hogy milyen állapotok uralkodnak a Nap belsejében. Mindenekelőtt azonban érdemes – a színpad berendezése gyanánt – kissé átfogóbb képet festeni erről az égitestről, és ennek nyomán helyesbíteni a bevezető szöveg egy állítását.

A Nap nem a Naprendszer középpontjában helyezkedik el: a körülötte keringő bolygók tömegvonzó hatása nyomán a Naprendszer tömegközéppontja körül maga is “kering”.

De mivel ez a bizonyos pont magának a Napnak a belsejében található (tömegét tekintve ugyanis messze fölülmúlja a bolygókat), ezért ez a mozgás sokkal inkább billegésnek nevezhető. Érdekesség, hogy ezt a fajta mozgást már más csillagok esetében is sikerült detektálni, ami annak az egyértelmű jele, hogy azok körül is bolygók vannak.

Ha összehasonlítjuk majdnem másfél millió kilométeres átmérőjét a tőlünk elválasztó távolságával (ahogy már említettük, ez 150 millió kilométer: az egyszerűség kedvéért ezt csak csillagászati egységnek szokás hívni), majd ezeket az adatokat összevetjük a Hold esetében kapottakkal, akkor azt a szinte elképesztően hihetetlen egybeesését vehetjük észre:

A Hold 400-szor kisebb és ezzel együtt 400-szor közelebb is van hozzánk. Emiatt tűnik a kettő – teljesen eltérő típusú – égitest éppen azonos méretűnek az égen, és ennek köszönhetők a mindenki által jól ismert napfogyatkozások.

Égető kérdések

De vajon mit rejt ennek az élet szempontjából nélkülözhetetlen, fél fok látszólagos átmérővel rendelkező (ez azt jelenti, hogy horizonttól horizontig 360-szor tudnánk egymás mellé helyezni képzeletben az éggömbön) izzó gömbnek a belseje? A válasz röviden: egy gigantikus nukleáris reaktort.

Ez a természetes erőmű iszonyúan magas hőmérsékleten hidrogént alakít héliummá, miközben folyamatosan energiát termel.

Cseppet sem magától értetődő azonban, hogy egyrészt Napunk ezt pontosan miként teszi, másrészt pedig hogy honnan szerezte ezt a rengeteg hidrogént, és hogy mitől lett ilyen forró.

Körülbelül 300 ezer évvel a világegyetem mgszületése, vagyis az ősrobbanás után univerzumunk “megnyugodott” annyira (vagyis lecsökkent benne a hőmérséklet és a sűrűség), hogy kialakulhasson benne a világ legegyszerűbb eleme, a csupán egyetlen protonból és egyetlen elektronból álló hidrogén. A most vázolt úgynevezett primordiális nukleoszintézis során még más egyszerű anyagok is születtek, mégis elmondható, hogy a fiatal világegyetem elsősorban hatalmas hidrogénfelhőkkel volt kitöltve. Innen hát Napunknak és az univerzum összes többi csillagának a fő építőanyaga. Ezek a felhők azonban roppant hidegek voltak, hőmérsékletük meg sem közelítette azt a több millió fokot, ami a később belőlük kifejlődött csillagok gyomrában uralkodik.

Ezt olvastad már?  Hideg csillagok

A kérdésre, hogy honnan jött ez a szédítő mennyiségű hő, az energiamegmaradás tételében kell keresnünk a választ. Gondoljunk például egy leejtett téglára itt a földön: miközben zuhan, a gravitációs energia folyamatosan mozgásivá alakul, ez utóbbi tehát csak és kizárólag az előbbi rovására tud növekedni, és fordítva. Igen hasonló a helyzet ezeknek a felhőknek az esetében is:

Miközben egy csillagközi felhő önnön gravitációs vonzóerejéből kifolyólag zsugorodni kezd (ami matematikailag ugyanaz a jelenség, mint egy tégla zuhanása), gravitációs helyzeti energiája átalakul – hővé.

Egy rejtett reaktor

A csillagkezdemények tehát – vagyis a mi Napunk is, körülbelül 5 milliárd évvel ezelőtt – gravitációs energiájukból csiholnak akkora forróságot, ami elég végül ahhoz, hogy belsejükben nukleáris reakciók folyjanak le. Ezek a bizonyos reakciók alapvetően két nagy csoportba oszthatók: az olyan csillagmagokban, ahol a hőmérséklet nem éri el a 15-20 millió fokot (a mi Napunk is ilyen), az úgynevezett proton-proton ciklus zajlik. Ennek során a hidrogén atommagjai, a protonok néhány lépcsőben, energia felszabadulása mellett héliummagokká alakulnak. Az ennél forróbb “kohóval” fölszerelt csillagok esetében a folyamat bonyolultabb: bekapcsolódnak a reakcióba más anyagok is, történetesen szén, nitrogén és oxigén, amik serkentőleg hatnak az energiatermelésre.

Az igen magas hőmérséklet azért nélkülözhetetlen egy csillagban, mert csak ekkor mozognak a protonok elég gyorsan ahhoz, hogy lendületükkel leküzdjék a közöttük lévő taszító elektromos erőt, és össze tudjanak olvadni. A dolog persze nem ilyen egyszerű: kiderült, hogy a reakció lezajlásához ennyi önmagában még nem elég. A protonok egyesüléséhez az egész kölcsönhatást még meg kell fejelni egy plusz összetevővel: a kvantummechanikai alagút-hatással. Ez szinte szó szerint egy kiskapu a természetben, ami lehetővé teszi, hogy két proton akkor is héliummá alakulhasson, ha az elektromos erő még a magas hőmérséklet ellenére is túl nagy.

A most fölvázolt, a csillagok magjában történő termonukleáris fúziónak keresztelt folyamat tehető felelőssé tehát azért, hogy Napunknak és a világegyetem többi csillagának saját fénye van.

A körülöttük keringő bolygók csupán visszaverik a központi égitest fényét, saját sugárzással azonban nem rendelkeznek. Biztos ez? Következő cikkünket újabb helyesbítéssel kezdjük, majd pedig egy globális föltérképezés keretében lehántoljuk a Nap további, magon kívüli rétegeit is.

Kép forrása: nationalgeographic.com

Deme Barnabás

Az Eötvös Loránd Tudományegyetem negyedéves csillagász hallgatója, emellett a Szent Ignác Jezsuita Szakkollégium lakója vagyok.


1 Trackback / Pingback

  1. Egy forró téma – a Nap (II. rész) - TudományON

Válasz írása

Az email címed nem lesz látható.