A napszél

Nemcsak fenyeget, de véd is

2023. január 30., 14:32 , 1143. szám

Arról már korábban is írtam, hogy a napszél – a többi csillag esetében csillagszél –, vagyis a napból, a csillagokból özönlő elektromosan töltött részecskék, pozitív protonok és negatív elektronok áradata veszélyt jelent a légkörrel rendelkező kőzetbolygók, köztük a Föld számára. Planétánk élőlényeinek és más bolygók esetleg létező idegen organizmusainak a szervezetét súlyosan károsíthatja, a napkitörésekkel együtt pedig a bolygók légkörét is lehánthatja, s a Földet is csak a mágneses erőtere (magnetoszférája) védi meg a napszéltől. Ám a napszélnek pozitív hatása is van. De milyen?

Mielőtt a kérdésre válaszolnánk, térjünk ki arra, miként is fedezték fel a napszelet, és milyen folyamatok eredményeként jön létre.

A történet az üstökösök vizsgálatával kezdődött. Ezek a kőzetekből, fagyott gázokból, vízjégből álló, szerves anyagokat is tartalmazó égitestek napközelben felmelegednek, a fagyott gázok, illetve a vízjég szublimálni kezd, vagyis fagyott halmazállapotból – a folyékony halmazállapot „átugrásával” – gázhalmazállapotba mennek át, és kómát, vagyis üstököslégkört, valamint csóvát hoznak létre (mellettük porból álló csóva is képződik), a csóvák pedig mindig a Nappal ellentétes irányba mutatnak. Ennek okaként több csillagász is központi égitestünk fénynyomását jelölte meg, míg mások a Napból áramló részecskék hatásának tudták be, s végül csak az űrkorszak kezdetén sikerült eldönteni a kérdést. A mesterséges holdak mérései ugyanis már akkor kimutatták, hogy ezer kilométerrel a földfelszín fölött nagyon erős sugárzási zóna kezdődik, mely az Egyenlítő síkjában övszerűen veszi körül bolygónkat, ötezer kilométeres magasságban éri el a legerősebb szintet, majd gyengülni kezd. Egy másik sugárzási zóna pedig húszezer kilométerre helyezkedik el a Földtől, és szinte az egész bolygónkat beburkolja, csak a sarkok fölött van két kis terület, ahol szinte teljesen hiányzik. A két övezetet Van Allen-öveknek nevezték el, James Alfred Van Allen amerikai fizikus tiszteletére, akinek a javaslatára Geiger–Müller-számlálót helyeztek el az 1958-ban fellőtt első amerikai műholdban, az Explorer–1-ben, hogy kimutassa az elektromosan töltött részecskéket a magaslégkörben. A Van Allen-övek vizsgálatával pedig kiderítették, hogy ezek elektromosan töltött részecskék sűrűsödéseiből állnak: a belső övezet főleg protonokéból, míg a külső elsősorban elektronokéból, s mellettük kis­számú héliumatommag is található bennük. Már a korai műholdak, űrszondák kimutatták, hogy ezek a részecskék a Napból erednek, így bebizonyosodott a napszél létezése, mely központi csillagunkból minden irányban „fúj”, s a Földet csak azért nem éri el, mert mágneses erőterünk eltéríti, illetve csapdába ejti a részecskéit. A Van Allen-övekben pedig azért sűrűsödnek össze a napszél részecskéi, mert itt ütköznek össze a magnetoszférával.

De miként jön létre a napszél? Központi csillagunk mélyéből újra és újra óriási, átlagosan ezer kilométer átmérőjű gázbuborékok, granulák emelkednek fel a Nap felszínére, bennük több mint 100 km/s sebességet elérő örvények kavarognak, a napfelszínen pedig szétrobbannak, elektromosan töltött részecskéket zúdítanak ki magukból, s olyan óriási kezdősebességet adnak nekik, hogy még a Nap–Föld-távolságban is több mint 300 km/h-s sebességgel száguldanak. Maga a napszél amúgy nem más, mint központi égitestünk szétterjedő légköre. Ennek legbelső térsége a napkorona, mely igen ritka, de egymillió Celsius-fokkal forróbb a 6 000 Celsius-fokos napfelszínnél, mivel a granulák felrobbanásai során képződő lökéshullámok energiája ekkora hatalmas hőmérsékletre hevíti fel azt. Alkotóanyaga pedig 24 óránként megújul, amint a granulákból kidobott részecskék újabb és újabb tömegei töltik fel. Maga a napszél – tudományos néven szoláris plazmaáramlás – végigsöpör az egész Naprendszeren. Sűrűsége ritka, de ahhoz elegendő, hogy az üstökösök ugyancsak ritka csóváját a Nappal ellentétes irányba „fújja”. Központi csillagunk légköre – melyben a napszél „fúj” – mintegy másfél fényévig terjed, gömbszerűen beburkolja központi csillagunk egész égitestrendszerét, melyet csak az Oort-felhőben keringő és a Naptól igen nagy távolságig eljutó üstökösmagok hagynak el időnként, a Naprendszer határán pedig nekiütközik az intersztelláris (csillagközi) anyagnak, mely ritka eloszlású finom porból, főleg pedig egyenlőtlen eloszlású hidrogéngázból áll. Sűrűsége általában véve igen ritka, de mint a Nap légkörét elsőként elhagyó űrszonda, a Voyager–1 kimutatta, a naplégkör határán meglepően sűrű. Ez az intersztelláris anyag aztán útját állja a szoláris plazmának, mely minden irányban szétterjedve egyre ritkábbá válik. A naplégkör határán tehát a napszél nagy sebességgel ütközik össze az intersztelláris anyaggal, így turbulenciák, mágneses örvények és hőjelenségek lépnek fel, a napszél pedig leáll. Itt található a mintegy 13-15 milliárd kilométer átmérőjű gömböt formázó naplégkör határa, mely határ igen vékony, pár száz vagy pár ezer kilométer vastagságú. Ám ez a viszonylag vékony fal is elegendő ahhoz, hogy nagymértékben megszűrje a világegyetem egészét átjáró, 300 ezer km/s-os sebességű, tehát a fénysebességgel száguldó kozmikus sugárzást, mely a naplégkör, a napszél nélkül végezne a földi élőlényekkel, köztük velünk is. Vagyis a szoláris plazma, a Nap atmoszférája védőernyőként óv meg minket a halálos sugárözöntől.

Lajos Mihály