A 2024 nagy év lehet a Nap életében, és nem elsősorban az április 8-i napfogyatkozás miatt. Ez ugyanis egy földi jelenség volt, de magán a Napon is nagy dolgok vannak készülőben: csillagunk közeledik mágneses aktivitási ciklusának csúcspontjához, ami több napfoltot, több vihart jelent, és potenciálisan több veszélyt is a Földre.
Mágneses gubancok
A Nap mágneses mezője a csillag belsejében generálódik, olyan forró körülmények között, ahol az elektronok leválnak az atomokról, és ionizált gázt alkotnak. A fizika egyik alaptörvénye szerint a mozgó elektromos töltések mágneses mezőt hoznak létre, és ez az ionizált gáz által kiváltott mágnesség alapvetően befolyásolja a Nap viselkedését.
A Földdel ellentétben, amelynek meglehetősen erős és szabályos mágneses tere egyetlen óriási rúdmágneshez hasonló, a Napot számtalan lokális mágneses mező uralja, amelyek különféleképpen alakítják környezetüket. Ennek a rendkívül komplex mezőrendszernek a dinamikája is nagyon összetett, de leegyszerűsítve nagyjából úgy modellezhetjük csillagunk mágneses mezőjének erősségét, hogy az körülbelül 11 éves ciklusokat jár be, ezek alatt megerősödik, majd meggyengül. Ezt nevezzük mágneses napciklusnak.
A Nap belsejében lévő forró anyag felemelkedik a felszínre, majd miután lehűlt, a termikus konvekciónak nevezett folyamat során ismét lesüllyed, hasonlóan ahhoz, ahogy a víz viselkedik a vízforralóban. Mindez része annak a folyamatnak, amelynek során a Nap belsejéből származó hő utat tör magának a Napból az űrbe, hogy létfenntartó meleget adjon bolygónknak. A Nap felszínét folyton változó konvekciós cellák milliói alkotják, és mindegyikhez saját belső mágneses mező tartozik.
A Nap felszínének közelében az egyes konvekciós cellákból származó mágneses erővonalak összegubancolódhatnak egymással.
Ezek a gubancos részek pedig akadályokként működhetnek, amelyek megakadályozzák, hogy a hűvösebb anyag visszasüllyedjen a mélybe. Ehelyett megreked a felszínen, és elsugározza az energiáját. A hűvösebb anyag sötétebb, ezért ezeket a területeket foltokként látjuk a Napon, amelyeket napfoltoknak neveztek el a szakértők. A napfoltok száma a naptevékenységi maximum idején drámaian megnő.
A hűvösebbnek nevezett régiók persze földi mércével mérve még mindig pokolian forrók. Elszigetelten körülbelül olyan fényesek lennének, mint a telihold, csak a Nap felszínéhez képest tűnnek sötétnek. A legtöbb folt átmérője néhány ezer kilométer, de néhányuk hatalmasra nő, nagyobbra, mint a Föld. A legnagyobbak – megfelelő elővigyázatossággal – szabad szemmel is láthatóak.
Flerek és koronakidobódások
Amikor a lokalizált mágneses mezők áttörik a Nap felszínét, hatalmas mágneses hurkok képződhetnek, amelyek anyagot emelnek magukkal, és hihetetlenül magas, izzó tornyokat, úgynevezett protuberanciákat hozva létre. Néhányuk magassága a több tízezer kilométert is elérheti, és ezeket az oszlopokat vörösre színezi a forró hidrogén izzása. Az áprilisi napfogyatkozás alatt több ilyen protuberancia is látható volt.
A protuberanciák látványos voltuk ellenére ártalmatlan jelenségek, legalábbis ami a Földet illeti. Az őket formáló mágneses mezők azonban nagyon is valós veszélyeket rejthetnek magukban bolygónkra nézve.
A napfoltokból kiinduló kusza mágneses erővonalak hatalmas mennyiségű energiát tartalmaznak, és kölcsönhatásba léphetnek egymással, elszakadhatnak, majd újra összekapcsolódhatnak, felszabadítva ezeket az energiákat. Az ilyen események egyes esetekben szinte jelentéktelenek, máskor azonban az energia felszabadulása további erővonalakat indít útjukra, amelyek elpattannak és újra összekapcsolódnak, még több energiát szabadítva fel, ami hasonló események kaszkádjához vezet.
Az így formálódó nagyobb kitörések vagy flerek során nagy energiájú röntgen- és gammasugárzás indul útjára, amely károsíthatja a Föld körül keringő műholdakat. Amikor az ilyen a fotonok egy űreszköz fém burkolatába csapódnak, úgy szórják szét az elektronokat, mint a repeszeket, és ezek a gyorsan mozgó részecskék erős elektromágneses energiaimpulzusokat generálnak, amelyek megsütik a hardvereket. Az ilyen kitörések miatt az űreszközöket tervezők a fedélzeti számítógépeket védik a sugárzás ellen, hogy megakadályozzák az ilyen okokból keletkező rövidzárlatokat.
A koronakidobódások még látványosabb és erősebb naptevékenységi jelenségek. Míg a napkitörések lokálisak, de intenzívek, a koronakidobódások átfogóbb hatásúak. Nem bocsátanak ki sok látható fényt, de több mint egymilliárd tonna hidrogént lövellhetnek ki az űrbe, néha másodpercenként több ezer kilométeres sebességgel.
Ha egy ilyen kidobódás a Föld felé irányul, kölcsönhatásba léphet bolygónk geomágneses mezőjével, és jelentős pusztítást okozhat. Hatalmas mennyiségű elektron áramolhat az erővonalak mentén az északi és déli pólusok felé, látványos sarki fényeket hozva létre. A többi hatás azonban nem ennyire szép: a mágneses mező hirtelen ingadozása hihetetlenül erős elektromos áramokat indukálhat a Földön. Ezek túlterhelhetik az elektromos hálózatokat, és széleskörű áramkimaradásokat okozhatnak. Egy heves koronakidobódás 1989-ben például napokig tartó áramszünetet okozott Quebecben.
Űridőjárás
A napkitöréseket és a koronakidobódásokat együttesen napviharoknak nevezik, és a szakértők nagyon komolyan veszik ezeket. A valaha észlelt első napvihar, a Carrington-jelenség 1859-ben történt, és hihetetlenül nagy erejű volt. Ha hasonló erejű vihar érné el a mai, sokkal jelentősebb elektromos hálózattal rendelkező Földet, az széles körű áramkimaradásokat és káoszt okozna, mivel a transzformátorok felrobbannának, és a műholdak pedig megsérülnének. 2012-ben útjára is indult egy legalább hasonló erejű napvihar, de szerencsére nem a Föld volt a célpontja: több tízmillió kilométerrel elkerülte el a Földet. Ha azonban eltalált volna minket, az rendkívül problémás lett volna.
Egyre több bizonyíték utal ugyanakkor arra, hogy a Napból egyre ritkábban indulnak ki igazán apokaliptikus napviharok. Az ősi évgyűrűkből és jégfuratmintákból származó adatok arra utalnak, hogy időszámításunk előtt 774-ben egy olyan erős napvihar csapott le a bolygónkra, amely jelentősen megváltoztatta a légkör kémiai összetételét.
A még korábbról származó hasonló adatok pedig egy másik, i. e. 7176-ban bekövetkezett, nagy jelentőségű napviharra is utalnak. Utóbbi lehetett a legerősebb napkitörés, amely az elmúlt 10 ezer évben eltalálta a Földet.
Bár az eléggé valószínűtlen, hogy jelenlegi a ciklusban egy hasonlóan katasztrofális napvihar csapjon le ránk, a Nap fokozott aktivitásával ennek mindig megnő az esélye. Az elmúlt hetekben legalább két szabad szemmel látható napfoltot észleltek, és volt néhány nagy erejű kitörés is. Ez nem azt jelenti, hogy minden egyes fellobbanás miatt aggódni kell, de hosszú távon ezek a viharok olyan fenyegetést jelentenek, amellyel foglalkoznunk kell.
Egy intenzív napviharra ugyanis egyszerűen nem vagyunk felkészülve. Az elektromos hálózat megerősítése és decentralizálása jó első lépés lenne a megoldás felé, és jó hír, hogy a csillagászok nagy odaadással tanulmányozzák a Napot, hogy jobban megértsék és pontosabban meg tudják jósolni a kitöréseit. Számos űrbe telepített obszervatórium, például a SOHO, az SDO és a Parker napszonda is napi 24 órájában figyeli csillagunkat. És nemrég megkezdte működését a Daniel K. Inouye naptávcső is, amely eddig sosem látott részletességgel vizsgálja a Napot, betekintést kínálva szerkezetébe és mágneses aktivitásába.
A Nap fényt, meleget és életet biztosít számunkra a Földön, de nem szabad megfeledkezni róla, hogy a Naprendszer központi égitestje egy csillag: egy hatalmas termonukleáris és elektromágneses energiákat tömörítő, kaotikus golyó, amely sok szempontból kiszámíthatatlanul működik.
