A Nap "szívverése"<br/>

A csillagászati technika fejlődésével egyre messzebbre tekinthetünk az Univerzumban, miközben még a számunkra legfontosabb csillag, életet adó Napunk titkait sem ismerjük teljesen.

Napfizikusok egy csoportja új felfedezésről számolt be a Science magazin március 31-ei számában: a Nap belsejében két rétegben, váltakozó sebességű anyagáramlást mutattak ki. A felfedezés ma még inkább csak bonyolítja a Napunk működésével foglalkozó elméleteinket, de ötletek természetesen már vannak a magyarázatára.

A felfedezés alapját a SOHO napkutató űrszonda Michelson Doppler Imager (MDI) műszerének, illetve egy földi nemzetközi Nap-megfigyelőhálózat, a 20 országot magában foglaló Global Oscillation Network Group (GONG) adatai jelentették.

Csillagunk átmérője hozzávetőlegesen 1,4 millió km, ami bolygónkénak mintegy 110-szerese. A felfedezés a Nap azon régiójára vonatkozik, amely kb. 220 ezer km-es mélységben helyezkedik el a sárgásan izzó látható felszín, a fotoszféra alatt. Ezt a részt tachocline-nek nevezik, és egy átmeneti zónaként jellemzik a Nap belseje és külső részei között, legalábbis az energiaszállítás szempontjából. Ugyanis csillagunk belső régióiban sugárzási folyamatok formájában halad az energia a felszín felé, míg a tachocline felett már konvekció, vagyis hő által vezérelt anyagáramlások formájában. Utóbbi tehát a Nap konvektív zónája, amit leggyakrabban a forrásban lévő vízhez hasonlítanak: a lábos aljáról felfelé mozgó buborékok a Nap esetében a több száz km-es méretű granulák, amelyek a felszínt (a fotoszférát) elérve a bolygóközi térbe sugározzák energiacsomagjukat, majd visszasüllyednek a zóna aljára, miközben helyükre újabbak lépnek.

Az elméletek szerint a tachocline régióban generálódik a Nap mágneses tere, a magnetoszféra, ám ennek mechanizmusa ma még nem tisztázott. Általában egy különleges dinamó működését feltételezik, amit talán elektromosan töltött és áramló gáz alakít ki. Lehetséges, hogy a jelenlegi felfedezés ennek a folyamatnak akadt a nyomára.

A kutatók ugyanis azt találták, hogy a tachocline régiójában két szomszédos gázréteg mozdul el egymás mellett, összehangoltan változó sebességgel: míg az egyik egyre jobban felgyorsul, addig a másik lassul, és fordítva. A két réteg közötti sebességkülönbség fél év alatt akár 20%-kal is változhat, ami egy meglehetősen dinamikus folyamatot jelez. Az 1995. májusától 1999. novemberéig tartó megfigyelési időszakban három teljes „sebességcsere" zajlott le.

A két kép hat hónapos időkülönbséggel mutatja a napfelszín (a képek bal oldalán) és a mélyebben fekvő zónák (a képek jobb oldalán) a napanyag áramlási viszonyait. A felszín közelében az forgás sebessége az átlagos értéknél gyorsabb a vöröses területeken, míg kisebb a zöldes sávokban; mélyebb régiókban a gyorsabb forgásnak továbbra is a vöröses, a lassabbnak viszont a kékes színek felelnek meg.

Emellett a jelenség térben is változó: a Nap egyenlítői síkjának közelében a külső réteg gyorsabban forog, mint a belső, amely különbség magasabb heliografikus („naprajzi") szélességek felé fokozatosan csökken. A pólusok térségében pedig már éppen fordított a helyzet, a belső gázréteg forog gyorsabban.

A Nap „szívveréseként" emlegetett váltakozás időbeli periódusa 15-16 hónap, ami egyenesen zavarba ejtette a napkutatókat, mivel a magnetoszférával összefüggésbe hozott jelenségek ezzel szemben a naptevékenység 11 éves periódusának megfelelően zajlanak.

Az észlelt jelenség egy viszonylag fiatal tudomány, a helioszeizmológia számára is érdekes lehet, amely - a földrengéshullámokhoz és a földi szeizmológiához hasonlóan - a Nap felszínén fodrozódásokat kialakító, illetve a belsején áthaladó hanghullámokat vizsgálja, és ezek alapján következtet csillagunk szerkezetére és folyamataira.

Elképzelhető, hogy a „szívverésnek" köze van más, a Nap-belső sekély régióiban megfigyelt jelenségekhez is. Ilyenek lehetnek például azok a „gázfolyók", amelyek kb. 60 ezer km-rel a felszín alatt mutathatók ki. Ezek - hasonlóan a felszín differenciális rotációjához - a saját heliografikus szélességükből adódó kerületi sebességnél gyorsabban/lassabban futnak körbe a Napon, természetesen az egyenlítővel párhuzamosan, miközben szélességi értékük csökken, vagyis közelednek az egyenlítőhöz. (Ugyanígy közelednek az egyenlítő felé a napfoltok is a felszínen, kialakítva az ún. pillangó-diagramot, ami a napfoltok elhelyezkedését mutatja a heliografikus szélesség és az idő függvényében.)

A kép a Nap forgásának időbeli változásait mutatja a naprajzi szélesség függvényében. A vízszintes tengelyen az évek (4,5 év adatairól van szó), a függőlegesen a naprajzi szélességek vannak feltüntetve. A gyorsabban forgó területek vöröses-sárgás színben, míg a lassabban forgók kékes-zöldes színben láthatók. Jól látható, hogy az idő múlásával mindkét tulajdonságú zónarendszer a Nap egyenlítője felé húzódik. Ezek az áramlási mintázatok a teljes konvekciós zónán keresztül követhetők.

A bemutatott periodikus váltakozás okának megismerésével remélhetőleg pontosabb képet kapunk majd Napunk működéséről, leginkább a mágneses térével kapcsolatos jelenségekről, amelyek sok rejtélyét még ma sem ismerjük pontosan. Ha pedig sikerül összefüggésbe hozni a naptevékenység 11 éves ciklusával, akkor talán jobban előre jelezhető lesz a naptevékenység, minden földi hatásával együtt.

Sik András

Ajánló:

Mindenre kiterjedő linkgyűjtemény a témában a Stanford Egyetem honlapján. Képek, animációk, más szervezetek sajtóközleményei, szakcikkek elérhetők az oldalról.

Korábban:

2000. április 10. Az ESA és a NASA közös vállalkozásában pályára állított SOHO napkutató űrszonda március 9-én napfoltokat észlelt a Nap túlsó oldalán, és ezzel első ízben sikerült "keresztülnéznie" a Napon. Részletes háttéranyag a naptevékenység földi hatásairól.