Napkitörés

A napkitörés a naptevékenység leglátványosabb, és legerősebb földi hatásokkal rendelkező megnyilvánulása, melynek során együtt jelentkezik az alábbi három naptevékenységi jelenség:

• Koronakidobódás, vagyis a napkorona egy darabjának kilökődése a bolygóközi térbe.
• Fler, vagyis a naplégkör egy körülhatárolt részének hirtelen, erős kifényesedése.
• Eruptív protuberancia, vagyis egy, a napkoronában hosszú ideje egy helyben lebegő, a környező gáznál sűrűbb és hidegebb felhő (nyugodt protuberancia) hirtelen, gyorsuló felemelkedése és elszállása.

Fájl:Eruptiveprot EIT HeII det.jpg

Óriási eruptív protuberancia a SoHO űrobszervatórium EIT extrém ultraibolya távcsövének felvételén.

A fenti jelenségek egymástól függetlenül is előfordulnak, de az esetek mintegy 50-75%-ában együttesen következnek be, napkitörés keretében. Különösen a legnagyobb flerek, koronakidobódások és eruptív protuberanciák lépnek fel szinte mindig együttesen.

Viszonylag újkeletű az a felismerés, hogy a naptevékenység legpregnánsabb megnyilvánulása e három jelenség együttes fellépte, ezért még az angol szakirodalomban sem alakult ki rá rgyszéges szóhasználat. Priest & Forbes (2002) az "eruptive solar flare" kifejezést javasolják, de a legtöbben csak "solar eruption"-ként emlegetik az ilyen jelenséget. A magyar "napkitörés" az utóbbinak pontos fordítása. (Az elnevezés egyébként nem biztos, hogy a legszerencsésebb, mert a jelenséget kiváltó lehetséges mechanizmusok közül csupán az egyik, a kitörési modell jár valamiféle tényleges áttöréssel egy gáton.)

Megjegyzendő, hogy a magyarban és más nem angol nyelvekben a "napkitörés" szót korábban a "fler" szinonímájaként használták. Tekintve, hogy a flerjelenség maga anyagkidobódással alig jár, mindenképpen szerencsésebb a szót a koronakidobódással és eruptív protuberanciával is kísért flerekre fenntartani.

A napkitörés mechanizmusa

A kitörés oka a napkorona mágneses térkonfigurációjának instabilitása vagy egyensúlyvesztése, melynek következtében a térszerkezet hirtelen megváltozik, jelentős energia szabadul fel, és a kiegyensúlyozatlan mágneses erők hatására a korona anyagának egy része kidobódik. A részleteket illetően azonban több különböző elmélet is van.

Ismeretes, hogy a nyugodt protuberanciák mindig a kétféle mágneses polaritást elválasztó semleges vonalak vonalak fölött találhatók, vagyis az erővonalak egyik oldalukon kibújnak a Napból, a másikon visszabújnak a Napba. Ennek következtében a lebegő protuberancia fölé lugasszerű mágneses árkád borul. Az anyag kiszabadulásához vagy ennek az árkádnak a tetejét kell a végtelenségig megemelni, vagy valahogyan szét kell azt nyitni. A szóba jöhető folyamatokra nézve erős megkötést jelent az ún. Aly-Sturrock-sejtés, mely szerint adott kétpólusú (tehát pl. az árkádéhoz hasonló) felszíni mágneses téreloszláshoz tartozó lehetséges erőmentes térkonfigurációk közül a nyílt térszerkezet (csupa függőleges erővonal) a legnagyobb energiájú.

A legismertebb napkitörési modellek a következők.

• Fluxussemlegesítési (ang. flux cancellation) modell. (Low 1977, Amari et al. 2000) Ez a modell azon alapszik, hogy egyes esetekben a kitörések idején a semleges vonal két oldalán az északi ill. déli polaritású mágneses elemek láthatólag befelé mozognak, és a vonalon találkozva semlegesítik egymást. (A "semlegesítés" pusztán a megfigyelés oldaláról írja le a jelenséget - fizikailag ez jelenthet akár mágneses átkötődést, akár a felszín alá történő lehúzódást, akár a kétféle polaritás kis léptékeken való elkeveredését.) Ez azt eredményezi, hogy az elemekhez kötődő mágneses erővonalak elveszítik felszíni talppontjaikat, és a légkörben "lebegő", dugóhuzószerű alakzatot vesznek fel. A dugóhúzó belsejében található a nyugodt protuberancia. Ha a semlegesítés tovább folytatódik, a protuberancia a számítás szerint egyre magasabbra kerül, míg egy ponton az egyensúlyi konfiguráció lehetősége megszűnik, és a protuberancia elszáll. Ebben a modellben az elszálló koronaanyag alatt zajló mágneses átkötődés, tehát a fler, csak következménye az anyagkidobódásnak. Mivel a folyamat során a felszíni mágneses téreloszlás folyamatosan változik, az Aly-Sturrock tétel itt érvénytelen.

• Kitörési (ang. breakout) modell (Antiochos 1998). Ez az elképzelés nem két-, hanem négypólusú felszíni töltéseloszlást tesz fel, melyben a mágneses árkád fölé másik, ellentétes irányítású külső árkád borul. A két árkád határfelületén, fent bekövetkező mágneses átkötõdés a térszerkezetet megnyitja, szabad utat biztosítva az elszálló protuberanciának ill. a koronakidobódásnak. Mivel a téreloszlás nem kétpólusú, az Aly-Sturrock tétel itt nem feltétlenül érvényesül.

• Tekeredési instabilitásos (ang. kink instability) modell (Török & Kliem 2004). Ez a háromdimenziós modell abból indul ki, hogy a nyugodt protuberancia már egy dugóhúzószerű mágneses képződmény, vagyis egy csavart fluxuscső belsejében van, ami akár a fluxussemlegesítődéssel is képződhetett. Ha a fluxuscső tovább csavarodik a saját tengelye körül, akkor a saját tengely körüli csavarulat egyre inkább tekerületté (vagyos a cső egészének egy rajta kívüli tengely körül való, telefonzsinór-szerű föltekeredésévé) alakul, majd egy kritikus ponton instabilitás lép fel, a cső teteje megállíthatatlan, gyorsuló emelkedésbe és tágulásba kezd. A háromdimenziós szerkezet miatt ezt a felette fekvő árkád sem feltétlenül gátolja meg, elég, ha egy ponton szétnyílik.

Elképzelhető, hogy különböző napkitöréseknél más-más mechanizmus játssza a főszerepet.

Földi hatások

A napkitöréseknek komoly földi hatásai vannak. A közvetlen hatások a következők.

• Erős flerek idején jelentősen megnő a földi felsőlégkörben és bolygónk kozmikus környezetében a nagyenergiájú sugárzások erőssége. Ez elsősorban a röntgen- és gammasugárzásra vonatkozik, továbbá, ha a Föld a flerbõl kiinduló részecskenyaláb útjába esik, akkor a töltött részecskék (elsősorban protonok) áramára is. Ezek kárt okozhanak egyes műholdakban és űrszondákban; a töltött részecskék továbbá egészségi kockázati tényezőt jelentenek pilóták és űrhajósok esetében.
• A flereket kísérő rádiókitörések megzavarhatják a rádiós kommunikációt és a radarok müködését.
• Ha a Föld a kidobott anyag útjába esik, a földi magnetoszférának ütközve mágneses vihart okozhat. A vihar megzavarhatja a navigációt, megbolondítva az iránytűket. Emellett a mágneses tér gyors ingadozása erős kóbor áramokat indukálhat az elektromos berendezésekben, ami olykor - elsősorban magas földrajzi szélességeken, pl. Kanada, Skandinávia - nagy területeket érintő áramkimaradásokhoz vezet.
• A magnetoszférában - a van Allen-övekben állandóan jelenlevő töltött részecskék a mágneses vihar következtében a sarkvidékeknél bejuthatnak a Föld felső légkörébe, ott a sarki fény néven ismert fényjelenséget okozva.
• A magnetoszférában a töltött részecskék mennyisége jelentősen megnőhet, ha a Földet eltaláló (koronakidobódásból eredő) bolygóközi mágneses felhő mágneses polaritása a magnetoszféráéval ellentétes. Ekkor ugyanis a felhő és a magnetoszféra között mágneses átkötődés történhet, s ennek révén a felhő plazmája bejuthat bolygónk magnetoszférájába.

Irodalom

• Stix M. (2002). The Sun. An introduction. Springer; 2nd ed. ISBN 3540207414
• Phillips J. H. (1995). Guide to the Sun. Cambridge University Press. ISBN 052139788X
• Forbes et al. (2006). CME Theory and Models. Space Sci. Rev. 123, 251-302.
• Low B. C. (1977). Astroph. J. 217, 988-998
• Amari T. et al. (2000). Astroph. J. 529, L49-L53.
• Antiochos (1998). Astroph. J. 502, L181-L184.
• Török T. & Kliem B. (2004). Publ. Astr. Dept. Eötvös Univ. 14, 165-176.

Külső linkek

• Lesz-e ma napkitörés? - spaceweather.com
• Lesz-e ma napkitörés? - az amerikai űridőjárás-előrejelző központ lapja