Kisebb a Nap, mint amekkorának látszik

A Nap pontos méretének ismerete fontos kérdés. Ez alapján lehet például kiszámítani a középpontjában uralkodó sűrűséget és nyomást, valamint modelleket felállítani a magban lezajló folyamatokra, amelyeknek pontosabb ismerete viszont a Nap viselkedését teszi jobban megérthetővé. Ez utóbbi pedig az űridőjárás előrejelzésére adhat módot, ami nemcsak a jelen űreszközeit, hanem a jövő tervezett űrutazásait is érzékenyen érinti. A pontos átmérő meghatározásában azonban gondot jelent, hogy központi csillagunk egy izzó gázgömb, amelynek nincs a földihez hasonló szilárd felszíne. Légkörének anyaga fokozatosan válik egyre ritkábbá és átlátszóbbá a középponttól való távolság növekedtével.

Központi csillagunk, a Nap (forrás: NASA).

Szilárd kéreg hiányában a Nap felszínének azt a réteget szokás tekinteni, ahonnan befelé haladva a Nap anyaga a látható fény tartományában hirtelen átlátszatlanná válik. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy a kutatók a napperemet használják fel az átmérő meghatározására, vagyis azt a határvonalat, ahol a Földről nézve a napkorong fényintenzitása hirtelen nullára zuhan. Az eljárással a Nap sugarára 695990 kilométeres értéket kaptak, ami a Föld sugaránál mintegy 109-szer nagyobb. A Nap felszínét azonban másképpen is lehet definiálni, például a gázanyagban fellépő rezgések, az ún. f-módusú hullámok segítségével, amelyek a Nap „felszínén” a vízhullámokhoz hasonlóan terjednek. Az elméletek szerint ezeknek a hullámoknak a Nap hirtelen átlátszatlanná váló felszínén kell megjelenniük. A hullámok beható vizsgálatával viszont meghatározható ennek a felszínnek a sugara, mivel a modellek szerint frekvenciájuk szoros kapcsolatban áll a Nap középpontjától mért távolságukkal.

Érdekes módon a két módszer eltérő eredményt ad. A hullámok megfigyelésével kapott érték 695700 kilométer, ami mintegy 300 kilométerrel kisebb, mint a vizuális megfigyelések alapján meghatározott sugár. Noha a két érték 0,04%-on belül egyezik, ez a kis eltérés is jelentős lehet a Nap belső szerkezetének pontos felépítésére nézve, amelyet a Nap belsejében létrejövő, majd ide-oda utazó és verődő hanghullámok vizsgálatával, a helioszeizmológiai kutatások során vizsgálnak. Eközben többek között a napfoltok kialakulásáért felelős mágneses erőtérrel is foglalkoznak, amely fontos szerepet játszik a kozmikus időjárás alakításában. A helioszeizmológia volt például az a tudományterület, amely segítséget nyújtott a hiányzó napneutrínók problémájának megoldásában is: a szeizmológiai vizsgálatok alapján lehetett kizárni az olyasféle feltételezett változásokat a Nap belsejében, amelyek a kibocsátott neutrínók eltűnéséhez vezethettek volna.

A fénynek a Nap légkörében való terjedésére vonatkozó, Margit Haberreiter (World Radiation Centre, Davos) és kutatócsoportja által elvégzett legújabb számítások úgy tűnik, igazolják a kisebb napátmérőt. A csoport elméleti úton határozta meg, hol kell lennie pontosan a megfigyelhető napperemnek. Az eredmények szerint kismérvű eltérés lehetséges a valódi határvonal (ahol a Nap anyaga átlátszatlanná válik) és az észlelt napperem között, így a megfigyelhető napfelszín valójában akár 333 kilométerrel az f-módusú hullámok által kijelölt „felszín” felett is lehet.

Habár ezek a néhány száz kilométeres különbségek értelmezése a közel 700 ezer km-es sugár mellett szőrszálhasogatásnak tűnik, egyáltalán nem az. A helioszeizmológiai eredmények (pl. sűrűség-, hőmérséklet- és kémai összetétel profilja a Nap belsejében) formálisan rendkívül pontosak, mégis, zavaró ellentmondásokra derült fény az elmúlt néhány évben. Például a Nap színképének teljesen új megközelítésen alapuló, a korábbi módszerek elhanyagolásait mellőző elemzése szerint központi csillagunkban fele annyi oxigén található, mint amit a helioszeizmológiai eredmények kiadtak. A jelentős eltérés arra utal, hogy még mindig nem értjük pontosan a Nap belsejében uralkodó fizikai állapotokat, így a modellezéshez szükséges minden adat korrigálása – mint pl. a Nap sugarának pontosítása – rendkívül jelentős.

Forrás: New Scientist, 2007. november 19.