szerző:
hvg.hu
Tetszett a cikk?

Egy nagy-britanniai egyetemen tevékenykedő magyar kutató elméleti irányításával sikerült egy nemzetközi tudóscsoportnak bizonyítékot szolgáltatnia egy több mint 60 éve felállított elméletre. A Nap belső szerkezeti működésének megértésével jobban megismerhetjük az űr-időjárás alakulását, az akár a Földünkre is veszélyt jelentő napkitöréseket, de még a megújuló energia fejlesztése terén is alkalmazhatjuk majd a kutatók eredményeit.

A kutatásban a University of Sheffield, a California State University, valamint a belfasti Queen’s University tudósai vettek részt. A kutatócsoportot Erdélyi Róbert, a Magyar Tudományos Akadémia tagja, a Sheffield Egyetem Nap- és Űrplazma-Fizikai Kutatóközpontjának vezető professzora irányította.

A vizsgálat fókuszában a Nap légkörében megfigyelhető különleges mágneses hullámok, az úgynevezett Alfvén-hullámok álltak. Ezeknek a csillagok belsejében kialakuló mágneses eredetű hullámoknak a jelenlétére Hannes Alfvén svéd tudós következetett először 1942-ben, elméleti számítások alapján. Felfedezéséért pár évtizeddel később Nobel-díjat kapott. Egészen mostanáig azonban eddig nem állt rendelkezésre olyan közvetlen és megdönthetetlen bizonyíték, amely alátámasztaná az Alfvén-hullámok jelenlétét napfizikai környezetben.

Ahhoz, hogy jobban megérthessük a felfedezés lényegét, először nem árt részletesebben megismerkedni a Nap felépítésével. A csillag még szilárd legkülső rétegét fotoszférának nevezik, ez az, amelyet szabad szemmel is láthatunk, innen származik a látható fény legnagyobb része. Itt a hőmérséklet 6000 Kelvin (5727 °C), vastagsága pedig mintegy 500 kilométer. Efölött helyezkedik el a kromoszféra, amelynek alsó határa a Nap leghidegebb régiója, ahol a hőmérséklet 4400 Kelvinre (4127 °C) csökken, ám a csillag felszíne felé haladva egyre emelkedik, 6-7000 Kelvin (5727-6727 °C)  körüli szintre. A kromoszféra felső határát a kutatók a 30 000 Kelvinnél (29 727 °C) húzzák meg.

A két réteg között nagy sebességgel mozgó hullámok
szállítják a hatalmas energiát
© Erdélyi Róbert/University of Sheffield

A laikus számára logikusnak tűnhet, hogy a középponttól távolodva egyre csökken a hőmérséklet, ám ennek ellentmond, hogy a Nap plazmaszerű „atmoszférája”, a korona a 3 millió Kelvines (2999727 °C) hőmérsékletet is elérheti. A koronát egyébként a napfogyatkozások alkalmával lehet megfigyelni, ugyanis ez a terület akár több millió kilométerre is kinyúlik a nyílt űrbe. A Nap légköri hőmérsékletének rohamos és fölöttébb rejtélyes emelkedése a felszíni (fotoszférikus) 6000 Kelvinről a több millió fokos korona-hőmérsékletig a modern asztrofizikai kutatások egyik legkiemeltebb és szó szerint "legégetőbb" kérdése volt az utóbbi fél évszázadban. Az Erdélyi professzor által vezetett kutatócsoport ezt a jelenséget vizsgálta, s az Alfvén-hullámok jelenlétének igazolásával tudtak magyarázatot adni rá.

Az óriási hőmérsékletnövekedést a hullámoknak az úgynevezett mágneses fluxuscsövekben történő mozgása idézi elő. Ezt úgy lehet talán a legkönnyebben elképzelni, mintha egy ruganyos, tömör gumicsövet a végénél fogva jobbra-balra nyíró mozgással megtekernénk (lásd a mellékelt ábrát). A vizsgálatok eredményeit értékelve a kutatók olyan mágneses csavarhullámokat (torziós hullámokat) fedeztek fel, amelyeknek terjedési sebessége elérte a 25 km/s, azaz csaknem 70 000 km/óra sebességet. Ezekben a hullámokban elegendő energia található ahhoz, hogy több millió fokra hevítsék a Nap légkörét.

A mágneses fluxuscsőben felfelé terjedő torziós Alfvén-hullámok
© Erdélyi Róbert/University of Sheffield

„Megdönthetetlen bizonyíték van a kezünkben” – válaszolta a hvg.hu kérdésére Erdélyi professzor. „A mágneses hurkok, a fluxuscsövek képezik a csillagok légkörének egyik fő építőkövét. Az Alfvén-hullámok pedig kizárólag mágneses térben jönnek létre és csak ezek a hullámok mutatják a fentiekben leírt jelenséget, eközben viszont nem változtatják meg a mágneses fluxuscsövek fényerejét. Sikerült egyértelműen kimutatnunk, hogy a torziós mozgás emiatt jön létre.



Fontos szerepe lehet a fúziós energia szempontjából (Oldaltörés)

A magyar szakember már a tavalyi év során a Science tudományos folyóiratban publikálta elméleti számításait és felvetését a hullámok jelenlétét illetően. E kalkulációk alapján készítették elő a vizsgálatokat, amelyekre a Kanári-szigeteken található Las Palmas-i obszervatóriumban került sor, a Svéd Napfizikai Távcső (SST – Swedish Solar Telescope) segítségével. A speciális eszköz révén a mágneses fluxuscsöveket fényes, apró foltokként láthatjuk a Nap légköréről készült felvételen. Az eszköz felbontóképességét jól szemlélteti az a példa, hogy segítségével egy Tokióban tartózkodó ember könnyen leolvashatná a pontos időt a londoni Big Benről.


A képen látható terület a Nap egyik, 8000 négyzetkilométeres
területét ábrázolja. A középső részen látható világosabb struktúrák
utalnak az Alfvén-hullámok jelenlétére
© Erdélyi Róbert/University of Sheffield

Az Alfvén-hullámok észlelését nehezítette az a körülmény, hogy a mágneses fluxuscsövek a Nap felszínétől távolodva egyre jobban szétnyílnak, mivel exponenciálisan csökken az őket érő légköri nyomás, s átmérőjük akár Magyarország szélességének tízszeresét is elérhetik. Egy-egy ilyen fluxuscső az SST felvételeinek tanúsága szerint 1-2 órán át áll nyitva, utána megszűnik létezni.

A Nap zenésze
Erdélyi Róbertnek
nem ez az első jelentős, nemzetközi elismerést kiváltó eredménye. 2004-ben a Nature címlapján jelent meg beszámolója, amelyben a Napnál meg-figyelhető speciális kitö-résekre, az úgynevezett szpikulákra, adott sikeres magyarázatot. A szpikulák jelentősege abban rejlik, hogy anyaguk sokszor kidobódik az interplanetáris térbe, meghatározva ezzel a napszél fizikai tulajdonságait. 2007 tavasszán egy másik jelentõs eredményérõl is beszámolt a hvg.hu. A naphúrok által kibocsátott, avantgárd zenei zörejekhez hasonlítható hang felvétele itt hallható. Legutóbb 2007 telén publikálta kutatásait a Science hasábjain, szerkesztői felkérésre, a Nap globális oszcillációjáról, s azok közvetlen, a Nap légkörében észlelt dinamikai következményeiről. A magyar kutató és csoportja a mágneses hurkokon a kémiai reakciók miatt bekövetkező robbanások miatt kialakuló rezgések, hullámok elemzésével jutott erre az asztrofizikai szempontból  jelentős következtetésre.
“Az Alfvén-hullámok felfedezésére összpontosuló tudományos verseny már egy ideje igen intenzíven zajlott” – magyarázta Erdélyi professzor a hvg.hu-nak. „A különböző országok űrhivatalai hatalmas összegeket fordítanak ezekre a kutatásokra, mivel a mágneses hullámok gyakorlati jelentősége óriási lehet, például a környezetbarát fúziós zöld energia előállításában. Másrészt, az Alfvén-hullámok segítségével bepillanthatunk nemcsak a Nap, de távoli csillagok mágneses szerkezetébe is, magneto-szeizmológiai technikák kifejlesztésével, csakúgy, ahogyan a földrengések vizsgálata, elemzése segít bennünket a Föld kérge alatt végbemenő fizikai folyamatok és struktúrák feltárásában, vagy ahogy a vesekövek pozíciójának meghatározásakor hanghullámokkal térképezik fel a szakorvosok a vesét anélkül, hogy sebészeti beavatkozást alkalmaznának. A mágneses Alfvén-hullámok napfizikai környezetben történt felfedezésére visszatérve: ez egy nagyon izgalmas kutatási terület, és nagy örömmel töltött el, hogy részt vehettem a nemzetközi együttműködésben, ahol rengeteget tanulhattam kiváló angol, észak-ír és amerikai kollégáimtól.”

"A hullámokat sokszor úgy jelenítjük meg, mint amikor kavicsot dobunk egy tóba, vagy megpengetünk egy gitárhúrt" – tette hozzá dr. David Jess, a Queen’s University of Belfast (QUB) szakértője. "Ám az Alfvén-hullámok teljesen más jellegűek, mivel szabad szemmel teljességgel láthatatlanok. Csak a Nap légkörében megfigyelhető mágneses struktúrák mozgásának elemzésével tudtuk őket elsőként és egyértelműen észlelni."

"A napaktivitás pontos megismerése és megértése alapvető fontosságú az emberiség számára" – magyarázta Mihalisz Mathioudakisz professzor, a QUB napfizikai kutatócsoportjának vezetője. "Részben a napsugárzás emberre gyakorolt hatása miatt, aminek a hosszú távú űrutazások során lehet jelentősége, részben a Napnak a Föld légkörére gyakorolt hatása miatt. Egy közepes erejű napkitörés során ugyanis a felszabaduló mágneses energia felérhet akár tízmilliárd atombomba energiájával. Kutatásunk jelentős lépés ezeknek a nagyenergiájú folyamatoknak a megértésében."

"Az Alfvén-hullámoknak csak átvitt értelemben van köze a napkitörések elleni védekezéshez" - tette hozzá Erdélyi Róbert. "Azonban fontos lehet a hosszútávú űrmissziók szempontjából a mostani felfedezésünk, a mágneses fluxuscsövek megismerése. Az űrhajók és az asztronauták védelmére ugyanis az egyik lehetséges módszer az lehet, hogy az űrhajók körül a Földéhez hasonló mágneses teret generálunk, amely eltérítené ezeket az emberi szervezet számára káros részecskéket. "

A felfedezésnek fontos szerepe lehet bolygónk energiaellátásának szempontjából is, ugyanis a mágneses fluxuscsövek jelenthetik a nagy mennyiségű tiszta energiát eredményező fúziós erőművek egyik kulcsát.

"A zöld energiát többféle módon előállíthatjuk" - magyarázta Erdélyi Róbert. "A napcellák esetében egyelőre technológiai probléma, hogy azok nem elég hatékonyak, a Nap fényének csupán töredékét tudják hasznosítani, főleg egy északi országban. A hidrogéncellák esetében is hasonló a probléma, hogy egyelőre nem szolgáltatnak elegendő elektromosságot. A nagy áttörés a fúziós energia kifejlesztése lenne. A maghasadás már működik az atomerőművekben, de ennek hátrányai ismertek. A fúziónál nincs radioaktivitás, azonban ahhoz, hogy ez bekövetkezzen, először úgynevezett plazmaállapotba kell hozni az anyagot. Ez egy negyedik, átmeneti halmazállapot, amelyből az univerzum anyagának 98-99 százaléka áll. Földi körülmények között azonban rendkívül ritka, a csillagokban, galaxisokban, interplanetáris térben viszont mindenhol megtalálható. Ha ezt a plazmát sikerülne magas hőmérsékletre felhevíteni, végebemehetne a fúzió. Ehhez mágneses térre van szükség, s itt a gyakorlati jelentősége a felfedezésünknek, a Nap felszínén ugyanis a mágneses hurkok hosszú ideig fenn tudnak maradni. Ha el tudnánk lesni, hogy a természet hogyan hozza létre a fluxuscsöveket, akkor a fúziós reaktorokban is meg lehetne valósítani ezt. Ez nem kevesebbet jelent, mint az emberiség energiaproblémáinak megoldását. A módszer segítségével ugyanis 100 liter csapvíz és körülbelül 2,5 gramm lítium felhasználsával - a fúzió segítségével - egy nyugati háztartást évtizedeken keresztül el lehetne látni energiával.

"Nagyon izgalmas és érdekes eredményekre jutottak a kutatók" – jelentette ki Keith Mason professzor, a kutatási projektet finanszírozó Tudományos és Technológiai Létesítmények Tanácsának (Science and Technology Facilities Council - STFC) vezérigazgatója. "A Nap létezésünk rendkívül fontos alkotóeleme, mivel innen származik az energia, amely lehetővé teszi a Földön az életet, emellett azonban számtalan más módon is befolyásolja a bolygónkat. A mostani felfedezésnek köszönhetően közelebbről megismerhetjük ennek a csillagnak az összetett működési folyamatait és azokat a folyamatokat, amelye a jövőben hatást gyakorolhatnak a Föld atmoszférájára, ezen keresztül pedig az egész emberiségre."

VELETEK VAGYUNK – OLVASÓKKAL, ÚJSÁGÍRÓKKAL!

A hatalomtól független szerkesztőségek száma folyamatosan csökken, a még létezők pedig napról napra erősödő ellenszélben próbálnak talpon maradni. A HVG-ben kitartunk, nem engedünk a nyomásnak, és minden nap elhozzuk a hazai és nemzetközi híreket.

Ezért kérünk titeket, olvasóinkat, hogy tartsatok ki mellettünk, támogassatok bennünket, csatlakozzatok pártolói tagságunkhoz, illetve újítsátok meg azt!

Mi pedig azt ígérjük, hogy továbbra is minden körülmények között a tőlünk telhető legtöbbet nyújtjuk a számotokra!
Folk György (hvg.hu) Tech

Éteri muzsikát játszik a Nap-VIDEÓVAL

Zenél a Nap atmoszférája, állítja a magyar származású Robertus von Fay-Siebenburgen (Erdélyi Róbert), az angol Sheffieldi Egyetem napfizikai kutatóintézetének vezető professzora.

hvg.hu Tech

Gyanúsan viselkedik a Nap

Gyanúsan nyugodt a Nap felszíne. Az újonnan megjelent napfoltok nyugodt napciklusról árulkodnak, szombaton észlelték a harmadik foltot az elmúlt három héten belül, a STEREO B űrhajó képein előfordulhat, hogy egy negyedik is látható. Egyes vélemények szerint a napfoltok hiánya miatt csökkent csaknem egy teljes fokkal a Föld átlaghőmérséklete.

MTI Tech

A felhős napokat is a Napnak köszönhetjük

A Nap mágneses tevékenysége szabta meg az elmúlt évszázadban, hogy mikor esett az eső Ausztráliában. A törvényszerűség olyan erős, hogy figyelembe vételével a meteorológusok lényegesen javíthatják az időjárási előrejelzések pontosságát.

Erős földrengés volt Görögországban, sok épület romba dőlt

Erős földrengés volt Görögországban, sok épület romba dőlt

Anyád mostantól az én tulajdonom, és nem tehetsz ellene semmit

Anyád mostantól az én tulajdonom, és nem tehetsz ellene semmit

Meghalt Palcsó Sándor operaénekes

Meghalt Palcsó Sándor operaénekes