03 – A Nap belső szerkezete

1461

A Nap belseje három fő részre tagolható, a Nap középpontjától kifelé haladva:

  • centrális mag
  • röntgensugárzási zóna
  • konvektív zóna


A Nap belső szerkezete


A magban termelt energia sugárzással, majd áramlással terjed a Nap felszíne felé.

Centrális mag

A centrális mag körülbelül a Nap sugarának negyedéig tart, ebben a régióban zajlik a Nap energiáját szolgáltató fúzió. Az energia 99 %-a itt keletkezik. A fúzió során könnyebb elemek nehezebbekké egyesülnek, miközben nagyenergiájú fotonok (gamma- és röntgensugárzás) formájában energia szabadul fel. A folyamatban hidrogénatomok magjai, azaz protonok egyesülnek héliummaggá. Mivel a pozitív elektromos töltésű protonok erősen taszítják egymást (Coulomb-erő), csak az egymáshoz képest nagyon gyorsan mozgó részecskék ütközhetnek össze és alakulhatnak át nehezebb atommaggá. Ezért kell a fúzióhoz nagyon magas hőmérséklet. Még a Nap központi 15 millió fokos részében is csak az ún. alagúteffektus teszi lehetővé a protonok egyesülését. A reakcióban résztvevő anyag tömegének 0,7%-ából az átalakulás során (E=mc2) energia lesz. Tehát ez az energia termelési folyamat a Nap számára tömegvesztéssel jár. Másodpercenként 5?109 kg tömegveszteséggel tudja fenntartani a mostani 3,8?1026 W teljesítményét. A fúziós folyamatok nagyon érzékenyen reagálnak a hőmérséklet illetve a környezet sűrűségének változására. A mag középpontjától kifelé haladva a hőmérséklet folyamatosan csökken, így a fúziós folyamatok a mag külső részét elérve teljesen leállnak.

Röntgensugárzási zóna

A Nap centrumától kifelé haladva a belső magot elhagyva érjük el a röntgensugárzási zónát, rövidebb nevén a sugárzási (radiatív) zónát. Ez a régió a Nap sugarának 25 %-ánál kezdődik és körülbelül a sugár 70 %-áig tart. Itt már nincs energiatermelés, hanem a magban megtermelődő hatalmas mennyiségű energia áramlik a külső tér felé. A Napban az energia terjedésének két típusa figyelhető meg, a sugárzás és a konvekció (áramlás). Ebben a részben főleg a sugárzás valósul meg. A fúzió során keletkező fotonok és neutrínók képviselik a folyamatban termelődő energiát. A neutrínó, mivel nagy áthatolóképességgel bír, azonnal elhagyja keletkezésének helyszínét. A fotonok viszont folyamatosan ütköznek, szóródnak, veszítenek az energiájukból, így nagyon hosszú ideig tart nekik a Napból való kijutás (átlagosan egymillió év az ehhez szükséges idő).

Konvektív zóna

A Nap felszínéhez legközelebb eső régió a konvektív zóna, amely a benne zajló konvekcióról kapta a nevét. Itt a hőmérséklet már jelentősen lecsökken, így a hőmozgás energiája is csökken, ezáltal az ionok elektronok befogásával rekombinálódni kezdenek és elnyelik a kifelé igyekvő fotonokat. Az energia elnyelés következményeként egyes részek jobban felmelegszenek a környezetüknél és a sűrűségük lecsökken, majd a felhajtóerőnek köszönhetően megindul egy a felszín felé tartó áramlás. A felfelé mozgó részt konvektív cellának hívják. A felmelegedett rész a felszínre érve lehűl, ezáltal a hő formájában szállított energiát szétsugározza a környezetnek, majd újra lesűllyed a konvektív zóna aljára. A konvektív zóna alján a hőmérséklet 2 millió K, míg a zóna tetejére érve a hőmérséklet már csak 5800 K. A konvektív zóna ezen lehűlt részét tekintjük a Nap látható felszínének.

Hozzászólás

hozzászólás