Nap valós időben

 

A napciklus és az űridőjárás

A napfoltok sötét területek, amelyek a Nap belsejéből eredő intenzív mágneses fluxusnak felfelé tolódásával válnak nyilvánvalóvá a Nap fotoszférájában. A mágneses fluxus mentén lévő területek a felső fotoszférában és a kromoszférában felmelegednek, és általában, mint napfáklyaként és plázsként (kromoszferikus fáklya) válnak láthatóvá – ezeket gyakran aktív régióknak nevezik. Ez napfoltokhoz, azaz hűvösebb (7000 F), kevésbé sűrű, és sötétebb területekhez vezet e mágneses mezők szívében, mint a környező fotoszférában (10 000 F). A napfolt-csoportokkal társított aktív régiók általában fényes foltként láthatók a koronában EUV és a röntgen hullámhosszakon. A napfolt-csoportokhoz kapcsolódó aktív régiók mágneses térében bekövetkező gyors változások adják a legvalószínűbb forrását olyan jelentős űridőjárási eseményeknek, mint a napkitörések, CME-k, geomágneses viharok, és rádiókitörések.

A napfoltok sokféle formában és változatban jelennek meg. A napfolt legsötétebb területét (amelyet szintén először észlelünk) umbrának nevezzük. Ahogy a napfolt érik (intenzívebbé válik), az umbra körül egy kevésbé sötét, jól körülhatárolható, fibrillaszerű külterület alakul ki - az úgynevezett penumbra. A napfoltok egyedi, unipoláris foltokból szervezettebb, bipoláris foltcsoportokká növekedhetnek; vagy akár óriási, nagyon összetett napfoltcsoportokká alakulhatnak vegyes mágneses polaritással a csoporton belül. A legnagyobb napfoltcsoportok a Nap felszínének nagy sávjait fedhetik le, és sokszor elérhetik akár a Föld méretét is.

A kijelölt földi megfigyelőközpontok által jól látható és megfigyelhető napfoltcsoportok egy NOAA/SWPC négyjegyű régiószámot kapnak, hogy hivatalosan rögzítsék és nyomon követhessék a napfoltcsoportot, amint az a látható napkorongon forog. A napfolt csoportokat méretük és összetettségük alapján elemzik és jellemzik minden nap az SWPC előrejelzői a módosított zürichi osztályozási skála és a Mount Wilson mágneses osztályozási rendszer alapján. Ezt a napi napfolt-elemzést és besorolást minden UTC nap végén benyújtják, és Solar Region Summary jelentésnek hívjuk.

A napfoltok folyamatosan változhatnak, és lehet, hogy csak néhány óráig vagy napig tartanak, de az intenzívebb csoportok akár hónapokig is. Régóta ismert, hogy a napfoltok teljes száma körülbelül 11 éves ismétlődéssel váltakozik. Ezt nevezzük napenergia-ciklusnak. A napfoltaktivitás csúcsát napmagasságnak, az enyhülését napminimumnak nevezik. A napciklusok egymás utáni számokat kapnak. Ez a számozás 1755-ben az 1. napciklussal kezdődött, a legutóbbi pedig a 24. ciklus, amely 2008 decemberében kezdődött, és jelenleg már a napminimumhoz közelít. Egy új napciklus akkor tekinthető megkezdettnek, amikor a napfolt-csoportok az előző ciklushoz képest magasabb szélességi fokon jelennek meg a vezető foltok mágneses polaritásával. A napfoltok számának progressziós diagramja az előző és a jelenlegi napciklusban összehasonlítja a megfigyelt és kiegyenlített értékeket a napfoltok hivatalosan előrejelzett számával, amelyet a NOAA-t, az International Space Environmental Services-t (Nemzetközi Űrkörnyzeti Szolgáltatások, ISES) és a NASA-t képviselő Solar Cycle Prediction Panel (Napciklus Előrejelző Bizottság) készít el, és amely elérhető a SWPC weboldalunkon a napciklus előrehaladása alatt.

A hivatalos napi és havi napfoltszámokat a World Data Center - Sunspot Index és Long-term Solar Observations határozza meg a Belga Királyi Obszervatóriumban (a WDC-SILSO belső hivatkozású). Általánosan a megfigyelőközpontok napfoltjelentései kiszámítják a napfoltok számát, ahol az egyes napfoltcsoportok 10-nek számítanak, és az egyes foltcsoportok minden umbráját külön-külön 1-nek tekintik. Ezért a látható Napon egyetlen napfoltot sem tekintünk nullának; míg a következő lehetséges szám csak 11 vagy annál nagyobb lehet.

(Source: NOAA Space Weather Prediction Center)





A 10,7 cm-es (2800 MHz) naprádió fluxus kiváló jelzője a nap aktivitásának. Gyakran F10.7 indexnek nevezik, és ez az egyik leghosszabb ideje futó feljegyzés a naptevékenységről. Az F10.7 rádió-kibocsátás a kromoszférában magasan képződik, és alacsonyan a napkorona atmoszférájában. Az F10.7 jól viszonyul a napfoltok számához, valamint az ultraibolya (UV) és látható nap-besugárzási rekordhoz is. Az F10.7-et 1947 óta folyamatosan mérik Kanadában, először Ottawában (Ontario), majd a Pentictoni Rádió Obszervatóriumban, Brit Columbiában. Sok napenergia-indextől eltérően az F10.7 naprádió fluxus naponta mérhető megbízhatóan a Föld felszínéről, bármilyen időjárás esetén. Az F10.7-t „napfluxus egységekben” (s.f.u.) jegyzik, és egy napciklus során kevesebb, mint 50 s.f.u. és több, mint 300 s.f.u között változhat. Ezeket az F10.7 méréseket a Kanadai Nemzeti Kutatási Tanács bocsátotta rendelkezésre, a Kanadai Természeti Erőforrásokkal együttműködésben.

Az F10.7 index nagyon értékesnek bizonyult az űridőjárás meghatározásában és előrejelzésében. Mivel régóta jegyzik, hat napcikluson keresztül követi nyomon a naptevékenység klimatológiáját. Mivel a nap kromoszférájából és koronájából származik, más fontos kibocsátásokat is nyomon követ, amelyek a nap atmoszférájának ugyanazon régióiban keletkeznek. Az extrém ultraibolya (EUV) kibocsátások, amelyek hatással vannak az ionoszférára és módosítják a felső légkört, jól követhetőek az F10.7 indexszel. Sok a sztratoszférára és az ózonra ható ultraibolya emisszió szintén jól viszonyul az F10.7 indexhez. Mivel ez a mérés minden időjárási körülmény között megbízhatóan és pontosan elvégezhető a földről, ezért egy nagyméretű adathalmaz, kevés hiányossággal és kalibrálási problémával.

(Source: NOAA Space Weather Prediction Center)



A napszél folyamatosan kifelé áramlik a Naptól, és főleg protonokból és elektronokból áll, plazmának nevezett állapotban. A nap mágneses tere beágyazódik a plazmába, és kifelé áramlik a napszéllel.

A Nap régiói különböző sebességű és sűrűségű napszeleket produkálnak. A napkorona lyukai nagysebességű napszeleket hoznak létre, amelyek elérik a 500 és 800 kilométer/másodperc közötti sebességet. A Nap északi és déli pólusán nagy, tartós koronarések vannak, ezért a magas szélességeken sok gyors napszél. Az egyenlítői síkban, ahol a Föld és a többi bolygó kering, a napszelek leggyakoribb állapota a lassú sebesség, és a napszelek sebessége másodpercenként körülbelül 400 kilométer. A napszél e része képezi az egyenlítői áramlási ívet (equatorial current sheet).

Csendes időszakokban az aktuális ív szinte sík lehet. A nap aktivitásának növekedésével a napfelület aktív régiókkal, napkorona-lyukakkal, és más összetett szerkezetekkel töltődik meg, amelyek módosítják a napszélet és az áramlási ívet. Mivel a Nap 27 naponta forog körbe, a napszél egy nagy és alacsony sebességű, valamint nagy és alacsony sűrűségű komplex spirállá válik, amely úgy néz ki, mint egy forgó balerina szoknyája (lásd az ábrát). Amikor nagy sebességű napszél előzi meg a lassú sebességű npszelet, akkor úgynevezett együttforgó interakciós régió jön létre. Ezek az interakciós régiók nagyon nagy sűrűségű és erős mágneses mezőkkel rendelkező napszelekből állnak.

Az aktuális ív felett a nagyobb sebességű napszél jellemzően domináns mágneses polaritással rendelkezik egy irányba, és az áramlási ív alatt, a polaritás ellentétes irányú. Ahogy a Föld ezen az alakuló balerina-szoknyán áthalad, néha a helioszférikus áramlási íven belül van, néha fölötte, és valamikor alatta. Amikor a napszél mágneses terének polaritása megváltozik, az jelzi, hogy a Föld átlépte az áramlási ívet. A Föld elhelyezkedése az ívhez képest azért fontos, mert az űridőjárás hatásai nagymértékben függenek a napszél sebességétől, sűrűségétől és a napszélbe ágyazott mágneses mező irányától.

A fent említett elemek mindegyike szerepet játszik az űridőjárásban. A nagy sebességű szelek geomágneses viharokat, míg a lassú szelek nyugodt űridőjárást okoznak. Az együttforgó interakciós régiók és kisebb mértékben az áramlási ív keresztezései is geomágneses zavarokat okozhatnak. Így a napszél meghatározása és előrejelzése kritikus jelentőségű az űridőjárás előrejelzésének fejlesztése, és annak a Földre gyakorolt hatásainak előrejelzése szempontjából.

(Source: NOAA Space Weather Prediction Center)



(Source: https://iswa.gsfc.nasa.gov)



A napkitörések általában aktív régiókban játszódnak le, amelyek a Nap olyan területei, amelyeket erős mágneses mezők jellemeznek, és amelyek rendszerint napfolt csoportokhoz kapcsolódnak. Ahogy ezek a mágneses mezők fejlődnek, eljuthatnak az instabilitás pontjáig, és energiát bocsáthatnak kis sokféle formában. Ide tartoznak az elektromágneses sugárzások, amelyet flerként figyelhetők meg.

A fler intenzitása nagy tartományt fed le és a csúcsemisszió szempontjából osztályozzák a NOAA/GOES XRS 0,1-0,8 nm-es spektrális sávjában (lágy röntgensugarak). A röntgensugár fluxus szintje az „A” szinttel kezdődik (névleges értéke 10-8 W/m2). A következő, tízszer magasabb szint a „B” szint (≥ 10-7 W/m2). Ezt követik a „C” flerek (10-6 W/m2), az „M” flerek (10-5 W/m2), és végül az „X” flerek (10-4 W/m2).



Az Aurora Borealis (északi fény) és az Aurora Australis (déli fény) annak az eredménye, hogy az elektronok ütköznek a Föld légkörének felső rétegével. (A protonok halvány és diffúz sarki fényt okoznak, ami általában nem könnyen látható az emberi szem számára.) Az elektronok gyorsulási folyamatok révén kapnak energiát a magnetoszféra hátszelében (éjszakai oldal) és az alacsonyabb magasságokban az aurorális tér vonalai mentén. A felgyorsult elektronok a Föld mágneses terét követik egészen a sarkvidékekig, ahol oxigén- és nitrogénatomokkal és molekulákkal ütköznek a Föld felső légkörében. Az ütközések során az elektronok energiájukat átviszik a légkörbe, így az atomok és a molekulák magasabb energiaállapotokba kerülnek. Amikor visszakerülnek az alacsonyabb energiájú állapotba, fény formájában felszabadítják energiájukat. Ez hasonló a neonfény működéséhez. A sarki fény általában 80-500 km-rel a Föld felszíne felett képződik.

A Föld mágneses tere úgy vezeti az elektronokat, hogy az aurora két oválist képez, amelyek központja körülbelül a mágneses pólusokban van. A nagyobb geomágneses viharok alatt ezek az oválisok kitágulnak a pólusoktól, így a sarki fény az Egyesült Államok nagy részén láthatóvá válik. Az aurora különböző formákat vehet fel. Gyakran az aurorális formák sok magas sugárból erednek, amelyek egy szövethajtásokból készült függönyhöz hasonlítanak. Az este folyamán ezek a sugarak íveket alkothatnak, amelyek horizonttól horizontig húzódnak. Késő este, éjfél közelében az ívek gyakran csavarodni és lengeni kezdenek, mintha szél fújna fényből szőtt függönyökre. Egy ponton az ívek kitölthetik az egész eget, gyorsan mozognak, és nagyon fényessé válhatnak. Ez a csúcsa annak, amit aurorális részviharnak nevezünk.

Kora reggel az aurorális formák felhőszerűbb megjelenést nyerhetnek. Ezek a diffúz foltok gyakran órákon át pislákolnak, majd eltűnnek, amikor a nap keleten felkel. Az aurora megfigyeléséhez a legjobb terület az északi és déli szélesség között, körülbelül a 60 és 75 fok közötti ovális alakú térség. Ezeken a sarki szélességeken az aurora az adott év éjszakáinak több mint felében megfigyelhető.

Amikor az űridőjárás aktivitása fokozódik, és gyakoribb és nagyobb viharok és részviharok alakulnak ki, az aurora az egyenlítő irányban nyúlik el. Nagy események során az aurora egészen délig, az Egyesült Államokig, Európáig és Ázsiáig megfigyelhető. Nagyon nagy események során az aurora a pólusoktól még távolabb is megfigyelhető. Természetesen az aurora megfigyeléséhez az égnek tisztának és felhőtlennek kell lennie. Sötétnek kell lennie, így a nyári hónapokban az aurorális szélességeken az éjféli nap megakadályozza az aurorális megfigyeléseket.

(Source: NOAA Space Weather Prediction Center)
(Source: NOAA Space Weather Prediction Center)



Solar Cycle 24 Top Solar Flare List

Compiled by SolarHam.com



Magyar Napfizikai Alapítvány

Hungarian Solar Physics Fundation

Last update: 2021 Nov © Copyright HSPF 2017