Nap

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

• átmérő: 1,390,000 km.
• tömeg: 1.989e30 kg
• a mag hőmérséklete: 15,000,000 K.
• felszíni hőmérséklet: 5800 K

• 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.




• A Nap szerkezete:
• 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 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 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 addig az átmeneti rétegig, amelyik a kromoszférát a Nap legkülső rétegét a koronától elválasztja.
• 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 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

granulák, napfoltok, protuberanciák, flerek, 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 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 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.
• 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. 
• 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.




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

Ptolemaiosz

• 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.

A Nap bolygói

             Távolság   Sugár    Tömeg
Bolygó       (000 km)   (km)     (kg)    Felfedező  Dátum
----------  ---------  ------  -------  ----------  -----
Merkúr         57,910    2439  3.30e23
Vénusz        108,200    6052  4.87e24
Föld          149,600    6378  5.98e24
Mars          227,940    3397  6.42e23
Jupiter       778,330   71492  1.90e27
Szaturnusz  1,426,940   60268  5.69e26
Uránusz     2,870,990   25559  8.69e25   Herschel    1781
Neptunusz   4,497,070   24764  1.02e26   Galle       1846
Plútó       5,913,520    1160  1.31e22   Tombaugh    1930