iPon Cikkek

Utazás a Nap középpontja felé

Dátum | 2017. 08. 21.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

A Nap a hozzánk legközelebbi csillag a világegyetemben, így azt hihetnénk, hogy már nem sok dolog van, amit nem tudunk róla. És ez sok szempontból így is van, hiszen például felszínét olyan részletességgel ismerjük, mint egyetlen más csillagét sem, egyszerűen közelsége miatt. Ugyanakkor még mindig rengeteg dolog van, amiről fogalmunk sincs a földi élet szempontjából kulcsfontosságú energiaforrással kapcsolatban. A megválaszolatlan kérdések között vannak rendkívül bonyolultak és egész egyszerűek is. Jelen cikkünk ez utóbbiak egyikével foglalkozik, jelesül azzal, hogy milyen gyorsan forog a Nap magja. Ez szintén egy olyan probléma, amelyre a legutóbbi időkig nem tudtuk a megoldást, de egy új vizsgálatnak köszönhetően mára megszületett a válasz. A Nap magja majdnem pontosan egy hét alatt fordul meg egyszer a saját tengelye körül. Ami azért érdekes, mert ez a negyede a csillag felszínét jellemző forgási időnek. A Nap különböző rétegei ugyanis eltérő sebességgel forognak.
A SOHO felvétele a Napról 2002. január 8-án
Ennek oka, hogy csillagunk nem egy szilárd gömb, hanem egy gigantikus plazmacsomó, vagyis olyan gázokból áll, amelyek atomjai elveszítették egy vagy több elektronjukat, azaz ionizáltak. A Nap teljes átmérője nagyjából 1,4 millió kilométer. Magjában akkora a nyomás (a földi normál légköri nyomás több száz milliárdszorosa) és a hőmérséklet (15 millió ºC), hogy az ott található hidrogénatomok egymásba ütközve bonyolult folyamatok során héliummá egyesülnek. Ez a fúziós működés sok energia felszabadulásával jár együtt, amely a Nap felszínét kacskaringós úton elérve fotonok, azaz fény (még pontosabban elektromágneses sugárzás) formájában hagyja el az égitestet. A mag, ahol a fúzió zajlik, nagyjából a Nap átmérőjének ötödét teszi ki: durván 280 ezer kilométer széles, ami egy kicsit kisebb, mint a Föld és a Hold távolsága. Bár ezt a legbelső zónát félmillió kilométernyi plazma takarja el előlünk, tudjuk, hogy létezik, és tudjuk, hogy innen nyeri energiáját a Nap, és vele (legalábbis, ami a fényt és hő a javát illeti) a Naprendszer égitestjei is. A magfúzió 1932-es felfedezése óriási előrelépést jelentett csillagunk működésének megértésében. Amikor ránézünk a Napra kívülről, azt is látjuk, hogy forog. Bár a felszín nem szilárd, és folyamatosan változik, van néhány módszer, amivel megállapítható a forgási idő. A napfoltok, vagyis csillagunk fotoszférájában megjelenő sötét területek, például kiváló „tereppontoknak” számítanak. Ezek a környezetüknél hidegebb részek ugyanis együtt haladnak a forgó plazmával, hasonlóan ahhoz, ahogy egy földi völgy együtt halad a kéreggel. Így mozgásukat követve kiderül, hogy Nap pár hét alatt fordul meg saját tengelye körül.
A napfelszín forgási sebességei
Ezen a ponton rögtön fény derül a Nap egyik furcsaságára is. Csillagunk felszíne ugyanis az egyenlítői régióban gyorsabban forog, mint a sarkokon, azaz differenciálisan rotál. Míg az egyenlítő környékén 25 földi napig tart, amíg egy napfolt körbeér, a sarki régiókban ugyanehhez 35 napra van szükség. De mi a helyzet a maggal? Ennek forgási sebességéről szintén régóta sejtik a kutatók, hogy eltér a felszín forgásának ütemétől, vagyis a Napot nemcsak szélességi, de mélységi differenciális rotáció is jellemzi. De hogy pontosan mekkora az eltérés, azt a legutóbbi időkig senki sem tudta. Egy új módszerrel azonban végre sikerült megtalálni a választ. A metódus a Nap vibrálásán alapul. Csillagunk magja és felszíne, a fotoszféra (vagyis a Naprendszerbe elinduló fotonok javának kiindulási helye) között található az úgynevezett konvekciós zóna. Ebben a forró plazma felemelkedik, a hideg pedig lesüllyed, nagyon hasonlóan a földi köpenyben létező konvekciós áramlatokhoz. Ahogy a több ezer konvekciós cellában felfelé és lefelé áramlik a plazma, ez a környező anyaggal kölcsönhatásba lépve nyomáshullámokat képez. Ezek mindenfelé szétterjednek, interferálnak egymással és a felszínt elérve megrezgetik annak anyagát.
Ezeket a vibrációkat pedig mérni lehet, és a hullámok viselkedéséről már eleget tudnak a kutatók ahhoz, hogy a kirajzolódó rezgésekből következtetéseket vonjanak le a Nap belső szerkezetére vonatkozólag. Így anélkül nyerhetünk bepillantást csillagunk belsejébe, hogy közvetlenül látnánk annak mélyebb rétegeit. Az ezzel foglalkozó tudományágat helioszeizmológiának hívják, és általa ahhoz hasonlóan térképezhető fel a Nap belseje, ahogy a földrengések segítenek megismerni saját bolygónk mélyét.
P-hullámok okozta rezgésminta a Nap felszínén
A Nappal kapcsolatban ugyanakkor a méréseket megnehezíti, hogy a p-hullámoknak nevezett nyomáshullámok nagyon gyorsan áthaladnak a csillag mélyebb, sűrű rétegein, így nem elég érzékenyek ahhoz, hogy általuk a mag viszonylag lassú forgási sebessége mérhető legyen. Szerencsére azonban van egy másik fajta hullám is. A g-hullámokról, vagyis a légköri gravitációs hullámokról van szó, amelyek nem keverendők össze a téridő gravitációs hullámaival. Míg ez utóbbiak a téridő hullámszerűen terjedő torzulásai, a légköri gravitációs hullámok a környezetüktől eltérő sűrűségű, hullámok módjára terjedő részek az atmoszférában. A g-hullámok gyakorlatilag olyan hullámok, mint amilyeneket a fürdőkádban keltünk, ha mozogni kezdünk. Ha a vizet kezünkkel, lábunkkal felfelé nyomjuk, azt a gravitációja visszahúzza, és ahogy elindul lefelé, „túllő” eredeti szintjén, apró völgyet képezve a felszínen, amely aztán hullámként terjedni kezd. A Nap magjában is képződnek ilyen hullámok, ezek azonban nem érik el a felszínt, így közvetlenül nem észlelhetők.
P- és g-hullámok a Napban
Azonban amikor a p-hullámok áthaladnak a magon, interakcióba kerülnek a g-hullámok által mozgásba hozott anyaggal, így a p-hullámok mozgása is megváltozik. A módosulás nagyon apró, de alapos megfigyelésekkel mérhető. És nemrégiben végre sikerült is megmérni. Az ESA és a NASA közös napfigyelő műholdja, az 1995-ben útjára indított, és a Nap–Föld-rendszer L1 Lagrange-pontjában (tehát a két égitest közötti gravitációs „gödörben”) keringő SOHO fedélzetén van egy műszer, amelyet a p-hullámok észlelésére fejlesztettek ki. A szakértők a GOLF nevű rendszer 16,5 évnyi mérési adatait értékelték ki, és a hatalmas adathalmazban képesek voltak kimutatni a g-hullámok p-hullámokra való apró hatását. És a piciny módosulásokból kiderült, hogy a Nap magja majdnem pontosan egy földi hét alatt fordul meg saját tengelye körül, vagyis négyszer gyorsabban forog, mint a csillag felszíne. Ami teljes mértékben összhangban van az elfogadott csillagkeletkezési modellekkel. A kurrens elméletek és megfigyelések szerint ugyanis a fiatal csillagok nagyon gyorsan forognak, amikor létrejönnek. A Nap felszíne viszont ezekhez képest kifejezetten lomhának tűnik. Ennek oka valószínűleg a csillag mágneses terében rejlik, amely máig tisztázatlan folyamatok során az égitest belsejében generálódik, valahol a mag fölött, a konvekciós zónában, esetleg az e fölötti rétegekben, a töltött részecskék áramlása következtében. A Nap felszíne fölött a mágneses tér gigantikus hálóként viselkedik: felkapja a csillagot elhagyó szubatomi részecskéket, és meglódítja ezeket kifelé. Miközben ez megtörténik, a részecskék is visszahatnak a mágneses térre. És mivel ez utóbbi a Nap anyagából gerjed, arra is. Így a sugárzás végső soron folyamatosan lassítja a Nap forgását. A mágneses tér azonban nincs közvetlen kapcsolatban a maggal, így míg a külső rétegek forgása lassul, a magé ettől nem válik lomhábbá. Bár a súrlódás miatt összességében a mag forgása is egyre lassabb lesz, mivel ez sokkal kisebb ütemben lassul, mint a felszín, mára – 4,5 milliárd évvel a keletkezés után – négyszeressé vált a forgási sebességek eltérése. Az új módszerrel, vagyis a hullámok egymásra hatásának tanulmányozásával a kutatók reményei szerint egy sor más dolog is kideríthető lesz a magról, amelyet mostanáig gigantikus mennyiségű plazma rejtett el szemünk és műszereik elől.
Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!

Eddigi hozzászólások

25. Pogg
2017.08.21. 09:33
"Csillagunk felszíne ugyanis az egyenlítői régióban lassabban forog, mint a sarkokon, azaz differenciálisan rotál."

Mármint gyorsabban forog az egyenlítőjénél, mint a sarkokon...
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
24. katt777
2017.08.21. 10:18
Nem vagyok csillagfizikus, de számomra ez az elmélet kissé ingatagnak tűnik. Máskor, esetleg más módszerrel, más hullámokat figyelve vajon ugyanez jönne ki? (Pedzik, hogy nem, és hogy még mindig sok mindent nem tudunk.) Aztán az „egyéb (kurrens) elméletek alapján” megint sok mindent fedhet, miközben az nem bizonyított, hogy mindent tudunk az univerzumról és az abban zajló folyamatokról. (A feltételezett tudás 5%-ról szól, és még ebben sem biztos, hogy minden helyes.) Aztán egy logikai probléma: 4* gyorsabban forog a mag, de melyik felső rétegnél? Fix sebességgel, homogén módon forog a mag? Amit tudunk róla, az alapján kétlem. Aztán jó lenne más módszerrel is megerősíteni a feltételezést, mielőtt azon, idővel cáfolt „felfedezések” közé kerülne, amelyek adott időben tévességük ellenére pont megfeleltek egy jelentős állami/szponzori támogatás lehívásához. Bízzunk a haladásban, de ne feledjük, hogy ha látunk egy nyájban egy fekete bárányt, csak azt jelenthetjük ki, hogy van egy nyáj, amelyben az egyik birkának az egyik oldala az észlelés pillanatában fekete.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
23. katt777 Pogg
2017.08.21. 10:20
Á, apróság.: ) Fordítva persze sokkal érdekesebb lenne.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
22. ChoSimba katt7...
2017.08.21. 10:55
Ha a modellek által felvázolt világ működése a valós világtól nem különböztethető meg, akkor teljesen mindegy, mi a valóság.
A tudomány egyrészt a kettő közötti eltérést keresi, hogy a modellt finomítsa (urambocsá' cáfolja), másrészt pedig az egyezéseket, hogy a modellt megerősítse.
A tudomány nem dogma, hanem dinamikus elmélet.
Ha holnap idejön ET és bebizonyítja, hogy a világ holografikus és még szimulált is, attól még a Newtoni elméletek működnek másnap is, mi több a Föld sem lesz lapos. Illetve lehet, mert kvázi csak egy paraméter
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
21. ianbrenner
2017.08.21. 11:27
"A Nap teljes átmérője nagyjából 1,4 milliárd kilométer"

ebbe becsúszott egy ezres szorzó... kellemetlen egy tudományos jellegű cikk esetében...
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
20. ChoSimba ianbr...
2017.08.21. 12:14
Dehogy, a kellemetlen akkor lenne, ha tényleg annyi lenne
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
19. Jools
2017.08.21. 13:47
Kösz az észrevételeket, a hibákat javítottam.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
18. fofoka
2017.08.21. 19:26
Ezt a számítási modellt/módszert/eredményeket sem fogják mostanában kísérleti úton igazolni. Ennek ellenére mindig azt mondják, hogy "így van", nem pedig azt, hogy "a modellem szerint így működik".
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
17. ChoSimba fofok...
2017.08.21. 22:56
Ugyanazért, amiért te azt mondod a hajnali hazaérkezésed után az asszonynak a hol voltál című kérdésre, hogy "kocsmában."
Nem pedig azt, hogy "az érzékszerveim révén beérkező információk szerint a kocsmában".
Az igazság meg lehet hogy az, hogy begombáztál és hallucináltad az egészet a spájzban.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
16. Renhoek ChoSi...
2017.08.21. 23:36
Pontosan... Tudományos körökben ez evidens, hogy nincs végső igazság, csak a jelenlegi mérések, modellek alapján ez feltételezhető - és a szakmabeliek is elfogadják, akiket felkértek a bírálatra. Persze innen még kiderülhet az ellenkezője is...

Érdemes beleolvasni meg a figure-öket megnézni sci-hubbal az eredetiben:

https://arxiv.org/abs/1708.00259

'A time series of 16.5 years of GOLF
data was used for this analysis, and the results can also be obtained
by separating this time series into two independent halves.
This provides an extremely high level of confidence. The quantitative
results include the asymptotic equidistance of g-mode periods,
the periods themselves, and the rotation of the solar core.'

(Nem mondom, hogy sokat értettem a fizikás részből... de azért jó beleolvasni az eredetibe is )
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
15. csabi02 fofok...
2017.08.22. 07:25
Ezekbe a dolgokba nagyon mélyen bele lehetne menni,de értelmetlen.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
14. Kogeru
2017.08.22. 08:06
"Nem vagyok csillagfizikus, de számomra ez az elmélet kissé ingatagnak tűnik. "

Én meg kiderült hogy jós vagyok, mert tudtam ha letekerek egy ilyen választ látok tőled.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
13. gargantu
2017.08.22. 16:17
Egyik:
"Egy újfajta módszert alkalmazva a kutatók kiderítették, a Nap magja négyszer gyorsabban forog, mint a felszíne."

Másik:
"A Nap magja majdnem pontosan egy hét alatt fordul meg egyszer a saját tengelye körül. Ami azért érdekes, mert ez négyszerese a csillag felszínét jellemző forgási időnek."

Akkor most mi négyszerese minek?
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
12. fofoka ChoSi...
2017.08.22. 19:35
Kiváló hasonlat. Nem, mégse. És nem is érted, hogy miért nem.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
11. ChoSimba fofok...
2017.08.22. 22:50
Te viszont érted a tudomány mibenlétét. Nem, mégse. És nem is érted, hogy miért nem.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
10. Jools garga...
2017.08.23. 11:59
Kösz, javítva.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
9. fofoka ChoSi...
2017.08.23. 18:57
ChoSimba: mivel te meg érted: én hullarészegen is többet fogok tudni arról, hol voltam az elmúlt órákban, mint ezek a kutató fiúk a napon belüli hullámok egymásra hatásáról.

Renhoek: a tudományos módszertan alapjait már elég régen lefektette az első természettudós. Ezek 3 pontban:
- Megfigyelni a természetet
- Ez alapján felállítani az elméletet
- Végül az elmélet helyességét kísérleti úton igazolni
A saját kutatásaid során te is nagyvonalúan kihagyod a harmadik pontot, mint a fent említett tanulmány szerzői?
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
8. Renhoek fofok...
2017.08.23. 21:32
Félreérted, itt a megfogalmazásról van szó.
Azt mondom, hogy minden kutató tudja, hogyha olvas egy ilyen állítást, az nem evidencia, csak a jelenlegi mérési eredmények (mert ha elolvasod itt azok is voltak) és modellek alapján ez jött ki.
Az itteni biológiai cikkekben is hiába van nagy elemszámú mérés, ettől még lehet egy másik biológiai folyamat áll a háttérben, amit X év múlva felfedeznek.

A lényeg, én mindig is úgy olvastam tudományos állításokat, hogy melléteszem gondolatban, hogy "a jelenleg elfogadott modellek és adatok alapján" történt.
Pont ilyen állítás a Nap magjának forgása is.

A mérhetőség is hasonló skálán mozog, mert az egér agyának összetettségéről és a benne zajló mikroszkópiukus és kvantumfolyamatokról kb pont annyi modellünk és mérésünk van, mint a Nap belsejéről... mégis le lehet vonni következtetéseket, aztán majd alakul idővel.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
7. Renhoek
2017.08.23. 21:39
Ja és itt még voltak pontos műszeres mérések is, plusz a fizikára és a matekra már lehet valós modelleket készíteni. Annyit tudok én is a hullámokról, hogy elhiggyem ezen eredményeket, és főleg elhiszem a nálunk sokkal okosabb, ezzel foglalkozó tudósoknak, hogy ennél jelenleg nincs jobb mérési módszer és modell.

...de ez már távolra vezet, mert ilyen alapon a LIGO és a gravitációs hullámok is bullshit kategória lenne. Két sokmillió éve összeütköző feketelyuk mérései miben különböznek a p és g hullámoktól, amik a Nap belsejéből származnak?
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
6. Renhoek
2017.08.23. 21:39
---dupla---
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
5. fofoka Renho...
2017.08.24. 18:43
Nem kérdés, hogy maguk a műszerek és a metódusok, amikkel feldolgozták a mért értékeket biztos elég fejlettek. Nem ezzel van a bajom. Azzal sincs, hogy később valakik pontosítanak az eredményeken. A probléma ott van, hogy van egy modelljük, amit gyakorlatilag esélytelen validálni. Mégsem akadályozza meg őket ez abban, hogy -pusztán a modelljükre támaszkodva- "eredményeket" publikáljanak. Mellesleg pont ennek -is- köszönhető az, hogy sokszor később kiderül, hogy mégsem annyi volt az.
Ha én az iparban pusztán elméleti megfontolások alapján megfogalmazok egy állítást, akkor az csak egy állítás marad egészen addig, amíg valamilyen módon meg nem győződtünk róla. Vagy az ellenkezőjéről. Persze az iparban marhára nem mindegy, hogy A, vagy B az eredmény. Itt viszont, ha később kiderül, hogy a Nap magja nem négyszeres sebességgel forog, hanem kétszer olyan gyorsan, az ugyanúgy senkit nem fog érdekelni, hiszen ez az információ teljesen lényegtelen. Mindenki számára. Nem csak neked, vagy nekem.
És hogy ez az egész miért verte ki a biztosítékot? Csak az elv miatt. Van egy fekete doboz -a Nap-, aminek a belsejéről nem sokat tudunk. Tudjuk, hogy mindenféle hullámok (nyomás, elektromágneses) keletkeznek és tovaterjednek benne. Erre jön pár fazon és elmondják, hogy ebben a javarészt ismeretlen közegben hogy lépnek ezek a hullámok interakcióba egymással? Mert ők tudják..
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
4. Renhoek fofok...
2017.08.25. 01:12
Csak azt kellene megértened, hogy MINDEN feketedoboz. Nem csak a Nap belseje... ugyan úgy a Föld is feketedoboz, a légköri jelenségek, az egér agya is az. Vegyük úgy, hogy ez alapkutatás, itt a "senkit nem érdekel" elvet el kell hagyni.

Miért lenne már lényegtelen a csillagunkról minél több információt megtudni? Az ilyen mentalitással rég be kéne zárni az összes kutatóintézetet, ami mondjuk az univerzum rejtelmeivel, és keletkezésének megismerésével foglalkozik.

Az egész ott kezdődött, hogy sikerült kimérni a p és g hullámokat. Erre még fejlettebb műszerket is terveztek, ami hatalmas mérnöki teljesítmény (Átvitt hasznát majd a civil eszközökben élvezheted) Ezt követően elindult egy nagyon izgalmas modellezési fázis, karöltve a fizikusokkal, aminek most lehetséges, hogy kézzelfogható eredményei születtek. Ez ezerszer földhözragadottabb téma, mint a húrelmélet, vagy a ősrobbanás előtti idők, netán a multiverzumról történő gondolkozás. Igen még a LIGO méréseknél is sokkal földhözragadottabb. Akkor gondolom azt sem "hiszed" el.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
3. fofoka Renho...
2017.08.25. 18:19
Te nem értesz valamit. Ebben nem hinni kell. Ha már csak a hit maradt, az régen rossz.
Egy állítást vagy tudok bizonyítani, vagy nem. Ha igen, akkor kezelhetjük tényként. Ha nem, akkor megmarad elméletnek, sejtésnek, nevezd ahogy akarod. Ezzel egyetértesz?
Szerintem maradjunk a témánál, ne csapongjunk. Bizonyára érdekes téma a húrelmélet (nem tudom észrevetted-e, ott van elrejtve az elmélet szó), de ott legalább a nevén nevezik a dolgokat. Most már Te is érted. Vagy az egér agya? Most erre mit vársz tőlem, mit mondjak? Valami okosat kéne itt mondani, de bocs, inkább megadom magam. :-)
Nincs azzal semmi baj, hogy valakik valamit mértek aztán a mért adatokat feldolgozták, végül ebből következtetéseket vontak le. De látni kel, hogy ez ennyi, ennél többet ebbe belelátni nem szabad. Nem bizonyítottak be semmit. És innentől kezdve elkezdhetsz benne hinni.
Amúgy konkrétan elmondanád, miért is olyan fontos tudni, hogy a Nap magja milyen gyorsan forog? Azon túl, hogy majd egyszer jó lesz valamire? Nem?
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2. csabi02 Renho...
2017.08.25. 19:39
Pl a te szakterületed az agyi hullámok,de ott előtted a bizonyíték,hogy pl az emlős agyának X pontját stimulálod,akkor mindig ugyanaz az adott testrészében,valamilyen reakciót vált ki.
Ezt mindenki fixen el is hiszi neked, hiszen bizonyítani tudod,vagy agyhullámok felvételeivel,de ilyen témáknál erre nincs lehetőség.
A kutató 50-50-ben megmondja a frankót,de ha bedől 2év múlva az állítása,akkor senki nem vonja kérdőre...
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
1. Renhoek csabi...
2017.08.26. 09:51
Az csak egy technikai részlet. Ahogy a Nap felszínét is megfigyelheted.

A teljes rendszer működéséről,kb pont annyit tudunk, mint a Nap belsejéről. Az öntudat, vagy akár a látás folyamata, kódolása jelenleg kb kimérhetetlen. Ugyan úgy csak a napfoltokat figyelgetjük és modelleket alkotunk.

Fofoka
Jó annak, akár lehet olyan haszna, hogy gyógyítható lesz a vakság, de ettől még a csillagok működése ugyan olyan érdekes alaptudás az emberiség számára.
Az emberi kíváncsiság hajtott előre minket, ezekből a mozaikokból épül fel a kultúránk. Nagyon is káros lenne, ha csak a közvetlen hasznot hajtó kutatásra lenne pénz.

+ pont ezt magyarázom, se én se a kutatók nem látnak ebbe bele semmivel sem többet mint amit mondtál. Ezt a kijelentést a helyén kell kezelni. A kozmológia mindig is ilyen terület marad.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!