Apáti Krónika

[ 2009.08.13.] A hónap témája

Majdnem minden, ami Nap

Amikor az éjszakát felváltja a nappal, a sötétséget a fény, az égbolton megjelenik egy nagy ragyogó "aranygömb". Minden élőlényt a Nap energiája tart életben. A légkörzés, a tengeráramlások, viharok is tőle kapják a hajtóerőt. A kőolaj, a földgáz és a szén is rég elpusztult élőlények által elraktározott napenergiát rejt. Ha a Nap nem sugározna energiát, akkor a Föld - ha létezne egyáltalán - fagyos és élettelen világ volna. A földlakók szempontjából 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.
Minden bolygó esetében kétféle napot definiálnak a csillagászok. 1 látszólagos sziderikus nap: a bolygó egy tengely körüli 360°-os fordulatának ideje távoli csillagokhoz képest (ez a Föld esetében 23.934 szoláris óra vagy 24 sziderikus óra) 1 szoláris nap: a valódi Nap két egymást követő delelése közt eltelt idő. Az éves keringés során a szoláris napok hossza változó.
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 csillag. Eltekintve a bolygórendszerünkben elfoglalt középponti helyétől, nincs semmi olyan különös ismertetőjele amely megkülönböztetné a Tejútrendszer sok milliárdnyi hasonló csillagától. Ez a nagy kiterjedésű "korong" az egyetlen csillag, amelyet alaposan tanulmányozni lehet. Nagy fényessége lehetővé teszi, hogy színképét igen részletesen elemezhessék. Ebből lehet megismerni tulajdonságait.
De mit is mond a szakirodalom? "A Nap a Naprendszer központi csillaga. Körülötte kering a Föld, valamint a Naprendszerhez tartozó bolygók, kisbolygók, üstökösök. A Földtől körülbelül 150 millió km távolságra van, ami fénysebességgel 8,3 perc. A Nap tartalmazza a Naprendszer anyagának 99,8%-át, átmérője 109 földátmérő. 73,5%-ban hidrogénből áll, amely a központjában zajló magfúzió során héliummá alakul. Az ennek során felszabaduló, majd a világűrbe szétsugárzott energia nélkülözhetetlen a legtöbb földi élőlény számára: fénye a növények fotoszintézisét, hője pedig az elviselhető hőmérsékletet biztosítja. Éltető ereje miatt a Nap kiemelkedő kulturális és vallási jelentőséggel is bír.
A Nap egy G2V színképtípusú csillag, a mintegy 10 milliárd évig tartó fősorozatbeli fejlődésének a felénél jár. A fűtőanyagát jelentő hidrogén elhasználása után, 5 milliárd év múlva vörös óriássá duzzad, majd a külső rétegeiből planetáris köd képződik, magja pedig magába roskadva fehér törpévé alakul.
Mivel anyagát képlékeny plazma alkotja, a különböző szélességi körön levő területei eltérő sebességgel forognak; az egyenlítői területek 25, míg a sarkvidékek csak 35 naponként fordulnak körbe. Az eltérés miatt erős mágneses zavarok lépnek fel, amelyek napkitörések és - különösen a mágneses pólusok 11 évente bekövetkező felcserélődésének idején megszaporodó - napfoltok kialakulásához vezetnek." (Wikipedia)

A Nap szerkezete

A Nap középpontjában a hőmérsékletet kb. 15 millió Kelvinre, a sűrűséget pedig a ránehezedő külső rétegek hatalmas nyomása miatt 160000 kg/m3-re (a víz sűrűségének 160-szorosára) becsülik. A Nap rádiuszának mintegy egynegyedéig terjedő központi mag fúziós atomerőműként működik ahol az energia nagyenergiájú fotonok, így gamma- 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 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 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 addig az átmeneti rétegig, amelyik a kromoszférát a Nap legkülső rétegét a koronától elválasztja. A Nap légkörének összetevői granulák, napfoltok, protuberanciák, flerek, és a korona.

Granulák, napfoltok, protuberanciák, flerek és korona

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 protuberanciák a Nap leglátványosabb jelenségei. A felső kromoszféra és a korona környező anyagánál alacsonyabb hőmérsékletű, de nagyobb sűrűségű gazokból 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 flerek a Nap leghevesebb megnyilvánulásai, más néven napkitöréssek. Az összetett napfoltcsoportokhoz kapcsolódó összekuszálódott mágneses térben felhalmozott energia robbanásszerűen felszabadul, s ennek következtében az ott levő elemi részecskék nagy sebességre gyorsulnak fel és kilökődnek. Ilyenkor nagy energiájú részecskék zápora éri el a Föld mágneses mezejét illetve légkörét. Élettartama maximum pár óra. Egy napkitörés egy-két percen belül eléri maximális fényességét.
A korona a Nap rádiuszát 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 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.

Napfoltok és Napfogyatkozás

A Nap anyaga, magas hőmérséklete következtében, elektromosan vezető, úgynevezett plazma állapotú, benne erős mágneses terek keletkeznek. Ezeknek nagy a szerepük a közismert napfoltok kialakulásában. A napfoltok ezért sötétebbek a felszín többi területénél, mert néhány száz fokkal hidegebbek.
A napfoltok sötétnek tűnnek a fotoszféra más részeihez viszonyítva, ami abból adódik, hogy környezetüknél mintegy 2000 Kelvinnel 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 nagyobbal 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.
Holdunk sokkal közelebb lévén a Földhöz, mint a Nap kisebb mérete ellenére éppen el tudja takarni előlünk a Napot. Ez a napfogyatkozás. A Napfogyatkozás csakis újhold idején lehetséges, hiszen a Hold csak ekkor járhat a Földről nézve a Nap irányában. Részleges napfogyatkozáskor a Hold a napkorongnak csak egy részét takarja el a megfigyelő elől, teljes napfogyatkozáskor az egészet. Ez utóbbi a Föld adott helyéről nézve igen ritka jelenség.

Színképek

A színképnek nemcsak a látható tartományát, hanem az ultraibolya-, az infravörös- vagy akár a röntgentartományát is megvizsgálhatjuk. E sugárzásokat ugyan a Föld légköre nagyrészt elnyeli, de e légkör fölött mesterséges holdakra, űrállomásokra telepített műszerekkel akadálytalanul tanulmányozhatják őket.
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.

Éjféli nap és fehér éjszaka

"Az éjféli nap a Föld sarkai körül észlelhető jelenség. Az év bizonyos részében a sarkköröknél (66,33°) magasabb földrajzi szélességeken a Nap még éjfélkor is, azaz 24 órán át a horizont felett marad. Az említett 66,33. szélességi fokon a jelenség minden évben egy-egy nap fordul elő. A jelenség megfigyelhető Alaszkában, Észak-Kanadában, Grönlandon, Izlandon, Észak-Norvégiában, Svédországban és Finnországban, valamint Oroszország északi részén.
Minél északabbra haladunk, a jelenség annál tovább tart, például Finnország legészakabbra fekvő pontján a nyár folyamán a Nap 73 napig nem bukik a horizont alá. A Föld két sarkán gyakorlatilag fél évig tart a nappal, és fél évig az éjszaka. Az északi sarkon március 21-e táján kel fel és szeptember 23. környékén nyugszik le a Nap. A délin fordítva. Tehát a sarkokon a Nap évente csak egyszer kel fel, és csak egyszer nyugszik le.
A fehér éjszaka a 60. szélességi fok felett az északi és déli féltekén egyaránt megfigyelhető, gyakorlatilag éjszakai alkonynak is nevezhető. Az északi vidékeken a nyári napforduló körüli hetekben a Nap sehol sem süllyed 6°-nál mélyebben a látóhatár alá, ezért a nappali világosság nem oszlik el egészen. A déli féltekén, az Antarktisz táján december 22-e körül fehérlenek az éjszakák. A fehér éjszaka az Oroszországban fekvő Szentpétervár egyik turisztikai vonzerejévé vált, a fogalom szinte összeforrt a város nevével." (Wikipedia)

Napéjegyenlőség

"Napéjegyenlőségnek (latinul aequinoctium) nevezzük azt a két napot, amikor a Föld mindkét féltekéjén a nappal és az éjszaka hossza megegyezik: ekkor a Nap 90° magasan delel az Egyenlítőn, így a nappal és az éjszaka ezeken a napokon mindkét féltekén ugyanannyi ideig tart.
A márciusi napéjegyenlőség napja március 21. (illetve március 20. ritkán március 19., a naptárrendszer és a föld mozgásának eltérései miatt). Az északi féltekén tavaszi napéjegyenlőségnek, a déli féltekén őszi napéjegyenlőségnek nevezik. A két féltekén ez a csillagászati tavasz, illetve a csillagászati ősz kezdete is egyben.
Az időnként előforduló eltérés a naptári és csillagászati számítás között abból adódik, hogy a katolikus egyház annak érdekében, hogy a húsvét időpontját egyszerűbben meg lehessen határozni, a napéjegyenlőség időpontját mindig március 21-ére teszi.
A szeptemberi napéjegyenlőség napja szeptember 22. (illetve szeptember 23.). Az északi féltekén őszi napéjegyenlőségnek, a déli féltekén tavaszi napéjegyenlőségnek nevezik. A két féltekén ez a csillagászati ősz, illetve a csillagászati tavasz kezdete is egyben." (Wikipedia)

A Napenergia

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- és röntgensugaraktól egészen a rádióhullámokig. 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 3,86e26 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.
Azok a készülékek, amelyek a napenergiát képesek számunkra hatékony módon hasznosítani a napkollektorok és a napelemek. Közvetett módon a hőszivattyúk is a napenergiát hasznosítják, a talaj a talaj víz, a levegő közvetíti a napenergiát, amit a hőszivattyú hasznosítani képes. Ezekkel a berendezésekkel a jelenlegi energiaszükségletünknek csupán 2 %-át, míg a fejlett ipari országokban is csupán 7 %-át fedezik.

A Nap jelentősége a történelem során

"A Napot számos ókori civilizációban természetfeletti jelenségnek tekintették és istenként - Egyiptomban például főistenként (Amon, Aton) - tisztelték. A mezopotámiai Utu/Samas az igazság istene is volt egyben, a hettita Hepa Tesup főisten felesége volt, Hellaszban pedig Héliosz napistent korán azonosították a művészetek, a jóslás és gyógyítás istenével, Apollónnal. A késő ókorban több misztériumvallás központja a minden nap meghaló és újjászülető Nap lett (Mithrasz, Elagabalus istene, vagy az Aurelianus által tisztelt Sol-Héliosz).
Anaxagorasz görög filozófus az i. e. 5. században elsőként állt elő természettudományos magyarázattal; szerinte a Nap egy izzó vasgömb volt, amely nagyobb a Peloponészoszi-félszigetnél. Szokatlan elképzelését istenkáromlásnak minősítették, és börtönbe vetették; a halálos ítéletét csak Periklész közbenjárására nem hajtották végre.
Később, a 16. században Nikolaus Kopernikusz heliocentrikus világképe számított tiltott és üldözött tannak. Galileo Galilei a távcsövének megépítése után a Napot is tanulmányozta, felfedezve a napfoltokat, majd Isaac Newton prizma segítségével összetevőire bontotta a fehér napfényt. Ez utóbbi módszert felhasználva fedezte fel William Herschel az infravörös sugárzást 1800-körül. A 19. században végzett vizsgálatok során Joseph von Fraunhofer elsőként figyelt meg abszorbciós vonalakat a Nap színképében.
A Nap belsejében zajló folyamatok természetéről azonban sokáig semmit sem tudtak. A korai elméletek - melyek szerint hidrogén és oxigén egyszerű égése, hideg meteorrajok becsapódása, vagy részecskék kölcsönös megsemmisülése szolgáltatná a Nap energiáját - sorra tarthatatlannak bizonyultak. A problémát végül Hans Bethe oldotta meg 1939-ben a magfúzió elméletének kidolgozásával." (Wikipedia)
A Nap csak Kopernikusz után (XVI. század) foglalhatta el az őt megillető helyet a Naprendszer középpontjában. Előtte ugyanis a ptolemaioszi geocentrikus elmélet volt az elfogadott.

A Nap szemkárosító hatása

"Szabad szemmel a Napba nézni fájdalmas és átmeneti vakságot okozhat, ugyanis ebben az esetben 4 milliwatt napenergia érkezik a retinára, ami kissé felmelegíti és bizonyos esetekben - de nem jellemzően - maradandóan károsítja azt. Ez indokolja a napfogyatkozások alkalmával védőszemüveg használatát is. Továbbá az UV-sugárzás az évek során akkor is károsíthatja a szemet, ha nem nézünk bele közvetlenül a Napba.
A Nap megfigyelése megfelelő szűrőkkel nem rendelkező távcsövekkel igen veszélyes, mert egy kis távcső is a normális sugárzás 500-szorosát képes összegyűjteni, ami szinte azonnal elpusztítja a retinán található fényérzékeny sejteket, tartós vakságot okozva. A Nap megfigyeléséhez - szűrők hiányában - a távcső által alkotott képet egy felületre kell kivetíteni, ahol az biztonságosan tanulmányozható."(Wikipedia)

A felkelő Nap országa: Japán

A Felkelő Nap Országa-csoda. Csoda, ahogyan a civilizáció, a technikai fejlettség legmagasabb fokán is művelik évezredes hagyományaikat, ápolják építészeti és kulturális emlékeiket. Gazdasági fejlettsége, anyagi jóléte az USA-éhoz és Svájcéhoz fogható. Lakóinak életét a hagyományos társadalmi értékek irányítják, de a 20. század technikai fejlettsége is a mindennapok részévé vált. Az ország területe a trópusitól a kontinentálisig több éghajlati övezeten húzódik keresztül. Gyakoriak a tájfunok és a szökőárak.
Japán 3900 szigetből áll földkérgi lemezek találkozó vonalán. Ez okozza a számtalan kisebb-nagyobb földrengést és az erős vulkáni aktivitást. 36 működő vulkánja van. Szunnyadó vulkánjai között a 3776 m magas Fuji a legnagyobb. A szentként tisztelt hegy a sintoisták és a buddhisták zarándokhelye. Minden Japán életében egyszer megmássza a Fujit, hogy a hegycsúcsról megtekintse a csodálatos és az ország jelképévé vált napfelkeltét. Japán ezernyi ásványvíz- és termálvíz-forrással rendelkezik. A szigetek 2/3-a ma is érintetlen, lakatlan terület: erdő, kopár vadon. A barátságtalan hegyi terület néptelenségének fő oka, hogy a talaj terméketlen, még a japánok számára oly fontos alapélelmiszer, a rizs sem terem meg rajta.