Egy forró téma – a Nap (II. rész)7 perc


Tudtad, hogy micsodák a képen látható mindössze 4000 fokos napfoltok? A Napról szóló sorozatunk következő részében erre is kitérünk, és arra is, hogy miben hasonlít egy fazék forrásban lévő víz és ez a gyönyörű csillag.

Előző cikkünket egyrészt azzal zártuk, hogy elmondtuk: míg a csillagok saját sugárzással rendelkeznek, addig a bolygók csupán visszaverik a rájuk bocsátott fényt, és ezért látjuk őket; másrészt pedig azzal, hogy soron következő részünkben mindjárt helyesbítjük is ezt az állítást. Mielőtt belenéznénk a Napba, és föltárnánk, hogy leszámítva a központi energiatermelő magot, milyen héjak alkotják még, tisztázzuk ezt a dolgot.

Mérésekkel kimutatható, hogy a Naprendszer gázóriásai markáns infravörös sugárzást bocsátanak ki magukból: ez az emberi szem számára láthatatlan sugárzás.

Tehát az általunk érzékelt fény, ami a bolygókról hozzánk jut, valóban eredendően a Napról jön. De mégis honnan való akkor az infravörös többlet?

Kézenfekvő volna a gondolat, hogy az óriásbolygók belsejében is termonukleáris fúzió zajlik, akárcsak a Napban. Az elképzelés azonban téves, habár a csillagokkal történő párba állítás jó nyom. Ugyan a bolygók keletkezésének mikéntje a mai napig nyugtalanító probléma, abban meglehetősen biztosak vagyunk, hogy a gravitációs összehúzódás itt is igen nagy szerephez juthatott. Csakúgy, mint a csillagoknál, a gravitációs energia itt is a kialakuló gázbolygó hőjévé alakult, de mivel az előbbi energia elsősorban az adott égitest tömegétől függ, ésszerű, hogy a fölmelegedés is a nagyobb tömegű objektumoknál lesz jelentős.

A Jupiter példának okáért mindössze ezred akkora tömeggel bír, mint a Nap, ezért létrejöttekor ugyan ez is felmelegedett – és ezt sugározza ki még a mai napig is infravörös fényként –, de annyira mégsem, hogy a protonok össze tudjanak olvadni héliummagokká.

Küszködő fény és egy fazék víz

Amiként azt az előző cikkben is láthattuk, az imént elmondott folyamat a csillagok magjában minden további nélkül megtörténik. De ahogy haladunk kifelé a mag felől a csillag felszínének irányába, a hőmérséklet egyre csökken. Teljesen logikus, hogy egy bizonyos csillaghéjnál kijjebb már nem lesz elég nagy a forróság ahhoz, hogy energia termelődjön.

Így a magot közvetlenül körbeburkoló, úgynevezett sugárzási zóna már csupán „szűri” a sugárzást, de maga nem járul hozzá.

Miben áll pontosan ez a bizonyos szűrés? A magból származó energia egy bizonyos része gamma-fotonok formájában szabadul föl: ugyanilyen – földi körülmények között – rendkívül nagy áthatolóképességű sugárzás keletkezik a radioaktív bomlások során is. A sugárzási zóna annyira sűrű, hogy a gamma-fotonok nem képesek rendesen áthaladni rajta, lényegében atomról atomra vergődnek: amikor egy ilyen fényrészecske elnyelődik egy atomban – pontosabban egy atommagban –, akkor azt gerjeszti, ami egyszerűen annyit jelent, hogy megnöveli valamelyest az energiáját. Ez a „fölajzott” állapot azonban nem marad fenn sokáig, az atommagok mindjárt újra kisugározzák az elnyelt fotonokat.

Egyre kijjebb és kijjebb haladva már mindinkább kevesebb jut a magból származó hőből, mígnem elérünk az úgynevezett konvektív zónához. Ez egy olyan héj Napunk – és jószerével minden csillag – belsejében, ahol az energia már nem kibocsátott és elnyelt fényrészecskék útján terjed, hanem a fölmelegített gáz áramlik, és viszi magával a mélyebbről kapott hőt – ezt hívjuk konvekciónak.

A közkeletű példa szerint az egész leginkább egy fazék forrásban lévő vízre hasonlít: az alulról táplálódó forróság miatt a víz (a Napban pedig értelemszerűen a hidrogén) fölmelegszik, lehűl, majd újra lesüllyed.

Napunk esetében ennek érdekes következményei vannak. A csillagászat spektroszkópia nevű ágának köszönhetően egész behatóan ismerjük a csillagok felszínének anyagi összetételét. A Nap kapcsán észrevettük, hogy kicsit több lítium található felszínén (a hidrogén és a hélium után ez a legegyszerűbb elem; csekély mennyiségben akár a primordiális nukleoszintézis során is keletkezhetett), mint amennyire az előzetes becslések alapján számítottunk. A lítium alapvetően a Nap egészen mély rétegeiben helyezkedett el, mivel lesüllyedt oda a felhajtóerő miatt, lévén nehezebb a hidrogénnél és a héliumnál. Napfelszíni jelenlétének okait vizsgálva a választ hamarosan a konvekcióban leltük meg: a fölforrósodó és aztán lehűlő gáz ugyanis alkalmanként „túllövődik”, vagyis az átlagosnál mélyebbre hatol le a Napban, fölkavarva onnan, majd a felszínig följuttatva az oda leülepedett lítiumot.

Ezt olvastad már?  A Naprendszer szíja, avagy a kisbolygóöv I. - A kisbolygóöv felfedezése

Trükkös naplégkör

A konvektív zóna fölött található az a rendkívül vékony, néhány száz kilométer vastagságú héj, amire eddig mint a Nap felszínére hivatkoztunk: a fotoszféra (vagyis fényes gömb).

Jellegzetes objektumai a napfoltok: nevükhöz híven ezek apró, sötét foltocskák (egyenként körülbelül Föld-méretűek), melyek a maguk 4000 fok körüli hőmérsékletükkel jelentősen hűvösebbek a fotoszféra 6000 fokos átlagától.

Ennek köszönhető, hogy kisebb intenzitással sugároznak, aminek következtében környezetük túlragyogja őket – vagyis csupán a háttérhez képest tűnnek feketének, ha kiragadnánk a napkorongról és az éjszakai égre helyeznénk őket, a teleholdnál jóval fényesebbek volnának.

A fotoszféra fölött elhelyezkedő gömbhéj a kromoszféra nevet viseli: érdekes módon itt a hőmérséklet már növekszik a középpontból kifelé haladva, majd a fotoszféra fölött néhány ezer kilométeres magasságban hirtelen ugrásszerűen megnő. A naplégkör legkülső részét jelentő napkorona már egymillió fok körüli hőmérséklettel rendelkezik, a maga nemében mégsem perzselő, ugyanis roppant ritka: hogy pontosan hol húzódik a határa, önkényes kijelölés kérdése – egyesek szeretik azt mondani, hogy maga a Föld is még bőven a napkoronában kering. Fölfűtődésének oka igen sokáig fejtörést okozott a csillagászoknak.

Az utóbbi évek kutatásai alapján úgy tűnik, hogy a Nap mélyéből kiinduló hullámok adják le robbanásszerű hevességgel energiájukat a koronának, amely – hasonlóan a gravitációs összehúzódás jelenségéhez – hővé alakul.

Tekintsük akár a mostani, akár az előző cikkünket, jogos a kérdés: honnan tudjuk mindezt? Lehetséges válaszként elhangzott már például a spektroszkópia – de pontosan miben is áll a spektroszkópusok tudománya? És mi a helyzet azokkal az eredményekkel, amikhez már az ő mesterségük sem elegendő? A Nap belső szerkezetének kérdése korántsem egyértelmű – az ott uralkodó állapotokról történő információszerzés az utóbbi idők egyik legnagyobb eredménye, kulcsa pedig egy már említett jelenség: azok a hullámok, amik a koronafűtés kapcsán is fölmerültek már. A módszer leírása képezi következő írásunk tárgyát.

Kép forrása: dailymail.co.uk

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 (III. rész) - TudományON

Válasz írása

Az email címed nem lesz látható.