Napfolt – mi az? Meghatározás, okok, 11/22 éves ciklus, Maunder-minimum

Napfolt: mi ez, okai, az 11 és 22 éves ciklusok működése és a rejtélyes Maunder-minimum magyarázata — érthetően és részletesen.

A napfolt egy magas mágneses aktivitású terület a Nap felszínén. A napfoltok maguk is fényt bocsátanak ki, de a környező fotoszférához képest hűvösebbek és ezért sötétebbnek látszanak. Hőmérsékletük általában kb. 3000–4500 K körüli, míg a környező fotoszféra hőmérséklete ~5800 K. Egyes napfoltcsoportok kicsik — mindössze néhány ezer kilométeresek —, mások pedig annyira nagyok, hogy többszörösei a Föld átmérőjének.

Felépítés és keletkezés

A napfoltok jellegzetes szerkezete két részre osztható: az umbra (a sötétebb középrész) és a penumbra (a világosabb, sugárirányú szerkezetű környék). A napfoltok kialakulását a Nap belsejében kialakuló erős mágneses mezők okozzák: a mágneses fluxushurkok akadályozzák a konvekciót, így kevesebb hő jut fel a felszínre, ami a helyi lehűlést eredményezi. A Nap differenciális forgása (az egyenlítőn gyorsabb, a sarkok felé lassabb) és a belső rétegek közötti áramlások hozzájárulnak a mágneses mezők összegubancolódásához, ami a napfoltok kialakulásának alapja.

Ciklusok: 11 éves és 22 éves

Az aktív napfoltok száma nem állandó: megfigyelték az ún. Schwabe‑ciklust, amely átlagosan körülbelül 11 év alatt megy végig—egy ciklus során a napfoltok száma növekszik a maximumig, majd ismét csökken a minimumig. Egy fontos kiegészítés, hogy minden második 11 éves ciklusban a napfolt‑pár polaritása ellentétes, így a teljes mágneses ciklus 22 évnek tekinthető (ez az ún. Hale‑ciklus).

A napfoltkeletkezés földrajzi eloszlása is jellegzetes: a ciklus elején a foltok inkább a Nap közepes szélességein jelennek meg, majd a ciklus haladtával egyre közelebb vándorolnak az egyenlítő felé — ezt a jelenséget gyakran ábrázolják a „pillangódiagramon”.

Maunder‑minimum és hosszabb távú változások

A megfigyelések alapján a 18. század óta rendszeresen figyelik a napfoltciklust, de korábban is készültek feljegyzések. Különösen furcsa időszak volt a Maunder‑minimum, amikor jóval kevesebb napfolt volt megfigyelhető: ez nagyjából 1645 és 1715 közé tehető. Ennek oka a napdinamika hosszabb távú gyengülése lehetett, de pontos magyarázat nincs; egyes kutatók a Nap mágneses dynamójának belső változásait említik. A Maunder‑minimummal egybeeső időszakot néhány földi klimatikus jelenség (például a „kis jégkorszak” bizonyos regionális hatásai) is kísérte, de a Nap aktivitásának és a Föld éghajlatának kapcsolata összetett és vitatott terület.

Hatások a Földre és a technológiára

• Fokozott naptevékenység (napkitörések, koronakitörések) erősebb geomágneses viharokat okozhat, amelyek erős aurora‑jelenségeket eredményeznek.
• Geomágneses viharok zavarhatják a műholdak működését és a rádiókommunikációt, továbbá problémákat okozhatnak az elektromos hálózatokban is.
• Alacsonyabb napaktivitás idején nőhet a kozmikus sugárzás beáramlása a légkörbe, ami hatással lehet a légkör kémiai folyamataira és a sugárterhelésre repülőgépeken.

Megfigyelés és történet

A napfoltokat hosszú ideje jegyzik: a 17. század óta rendszeres feljegyzések vannak (Galileo és kortársai is írtak róluk). A napfoltok napi számát és eloszlását hosszú idősorokban rögzítik; az egyik ismert csaknem napi adat a Wolf‑szám vagy Napfoltszám, amelyet egyszerű képlettel számolnak (R = k(10g + s), ahol g a foltcsoportok száma, s az egyedi foltok száma és k egy korrekciós tényező).

Biztonság és megfigyelési módszerek

Soha ne nézzen közvetlenül a Napba szűrő nélküli teleszkóppal vagy távcsővel! A napfoltok biztonságosan megfigyelhetők speciális napszűrővel ellátott távcsövekkel, naptávcsövekkel, vagy egyszerűbb módszerrel: a távcsővel vagy binokulárral történő kivetítéssel (a Nap képét egy fehér felületre vetítve).

Miért fontos a kutatás?

A napfoltok és a mögöttük álló mágneses dinamika megértése alapvető a Nap működésének, a téridőjárás előrejelzésének és a Földre gyakorolt hatások felmérésének szempontjából. A napciklusok vizsgálata segít a műholdak, űreszközök és földi technológiák védelmében, illetve hozzájárul az éghajlati rendszerek jobb megértéséhez is.

Történelem

Kínai csillagászok szerint napfoltokat láttak. 802. március 17-én Adelmus szerzetes látott egy nagy napfoltot, amelyet nyolc napig láthatott. Adelmus úgy vélte, hogy a Merkúr a Nap előtt halad, és fekete foltot hoz létre. Amikor a csillagászok elkezdtek távcsöveket használni, a legtöbben egyetértettek abban, hogy valami elhaladt a Nap előtt. Galileo Galilei 1612-ben kitalálta, hogy a Napon valóban foltok vannak, és ezek azt mutatják, hogy a Nap forog.

A napfoltok első ciklikus változásait Heinrich Schwabe látta meg, és ez késztette Rudolf Wolfot arra, hogy 1848-tól kezdve alaposan tanulmányozza őket. Szintén 1848-ban Joseph Henry mutatott egy képet a Napról, és meggyőződött arról, hogy a napfoltok hűvösebbek, mint a Nap többi része (kb. 7000 Fahrenheit-fok, 4000 C). Még mindig nagyon forróak, de sokkal hűvösebbek, mint a Nap felszínének többi része.

Egy napfolt rajza a Worcesteri János krónikáiból

Keresés betűvel