Rövid történeti áttekintés

 

Az ég iránti érdeklődés az emberiség nagyon régi hagyománya. Csak találgathatjuk, hogy mi lehetett a történelem előtti időkben. Az írott feljegyzések előtti kultúrák közül a fennmaradt kőből készült szakrális építmények, például Stonehenge (Anglia) vagy Carnac (Franciaország) építőié a vezető szerep. Ezen építmények hozzásegítették a kor emberét a különböző csillagászati objektumok kelésének és nyugvásának meghatározásához, ezen túl fogyatkozások és más csillagászati események előrejelzésére is alkalmasnak bizonyulhattak.
Stonehenge (Anglia)
Carnac (Franciaország)

Válogatásunkban következő állomásként Anaxagorasz görög filozófust említhetnénk, aki Kr. e. 430 körül azt hirdette, hogy a Nap egy tüzes kődarab, talán nagyobb, mint az egész Peloponnészosz. Arisztarkhosz Kr. e. 220 körül részletesen foglalkozott a Nap méreteivel és a Földtől való távolságával. Művében a Föld átmérőjéhez mint egységhez viszonyítva megadta a Nap átmérőjét, és a Nap-Föld távolságot.

Természetesen az ókori görögökön kívül Közép-Keleten és Kínában is végeztek csillagászati megfigyeléseket, és olyan észlelési adatokkal látták el a mai asztrofizikusokat, amelyekhez csak ezekből a forrásokból tudnak hozzájutni. A kínai csillagászok feljegyeztek nagyon nagy napfoltokat, melyeknek szemléletes leírását adták: "A Nap vakító vörös volt. Benne volt egy háromlábú varjú. Öt nap múlva eltűnt.'' (i.sz. 352). Sokkal kevesebbet tudunk az ókori amerikai csillagászatról, egyrészt az írott feljegyzések hiánya miatt, másrészt a spanyol hódítás majdnem minden emléket megsemmisített. Mindazonáltal például a maják fogyatkozási táblázata csekély módosításokkal akár még ma is használható.
Részlet Arisztarkhosz számításaiból
Részlet Carrington napfoltokról készített feljegyzéseiből

A következő nagy áttörést a távcsöves megfigyelés hozta, illetve az ehhez kapcsolódó rendszeres napészlelés. Galilei, mikor megépítette első távcsövét, azzal az égbolton soha nem látott jelenségeket észlelt. Megfigyeléseit a Sidereus Nuncius (1610) című munkájában nyomban közzé is tette. Ezen jelenségek egyike a Nap foltjainak megfigyelése. Igaz, hogy ennek megfigyelésében nem állt egyedül, sőt úgy tűnik, hogy a Galilei-perben szereplő Scheiner jezsuita páter is megelőzte, akinek egyébként Galileivel prioritásvitája is volt. Észrevette a napfoltok mozgását, és helyesen mutatott rá arra, hogy ez a Nap tengely körüli forgásából ered. Scheiner 1626-ban megjelent könyvében közzé teszi a Nap forgástengelyének helyzetét. A ma is használatos értéket Carrington határozta meg 1853-tól 1861-ig végzett megfigyelései alapján. Carrington emellett azt is felismerte, hogy a Nap forgási sebessége változik a szélességgel, azaz az egyenlítői részek gyorsabban forognak, míg a sarkok felé haladva a forgás egyre lassul. Ez a differenciális rotáció jelensége.

Hans Bethe
Charles Critchfield

A Nap leírásában a következő állomást a csillagászati spektroszkópia megjelenése jelentette, mely utat nyitott a kutatók előtt a csillagok összetételének és belső szerkezetének megismeréséhez. A Nap energiatermelésére a csillagászat története folyamán sokféle feltevés volt. A XIX. században Helmholtz a Nap energiáját gravitációs összehúzódással próbálta magyarázni. A XX. század elején azonban kiderült, hogy a csillagok belsejében hatalmas nyomás és hőmérséklet uralkodik, és ez lehetővé tette a nukleáris reakcióval való magyarázatokat. Eddington 1920-ban az energiaforrást helyesen az anyag energiává alakulásaként írta le, és ezzel megmutatta az utat a valódi folyamatokhoz. Eddington a folyamatra az elektronok és protonok annihilációját javasolta, de maga is sejtette, hogy nem ez a megfelelő reakció. Atkinson és Houtermans 1929-ben mutattak rá, hogy a Nap energiatermelése a magas hőmérséklet hatására létrejövő magreakciók "rovására" írható. A pontos számításokat Bethe és Critchfield (1938) végezték el, mely alapján a Nap belsejében uralkodó tízmillió fok körüli hőmérsékleten olyan fúziós reakciósorozat megy végbe, melynek végeredményeképp négy darab protonból, vagyis hidrogén-atommagból egyetlen hélium-atommag keletkezik, melynek során energia szabadul fel.


Az utóbbi évek napfizikai megfigyeléseinek köszönhetően egyre több ismeretet szerzünk a Nap belső felépítéséről, és a benne lejátszódó fizikai folyamatokról. Azonban a bővülő ismeretek újabb és újabb kérdéseket vetnek fel, illetve korábbi elméleteket tesznek kétségessé.