Vissza Kálmán Béla honlapjára

Vissza a Napfizikai Obszervatórium honlapjára

1998. december 14.

Kálmán Béla
Napfogyatkozások

Idén nyáron, augusztus 11-én a Hold árnyéka kétszeres hangsebességgel végigsöpör Európán, Magyarországot is érintve. A Sopron-Tihany-Szeged vonal 55 kilométeres körzetében teljes napfogyatkozás lesz észlelhetõ:


1.kép. Az 1999. aug. 11-i teljes napfogyatkozás körülményei Magyarországon. A totalitási zónában két idõpontra be van rajzolva a Hold árnyékának helyzete, feltüntetve a teljes fázis idõtartamát (a középvonalon) és a Nap horizont feletti magasságát is. Az egyes városokra a térkép segítségével meg lehet becsülni az idõtartamot, valamint a legnagyobb fázis nagyságát és idõpontját. A kép nagysága miatt (2197x1482 pixel, 16 szín, 95 kB) érdemes letölteni és a saját számítógépen valamilyen képnézõ programmal megnézni.

A látványos jelenség valószínûleg most is sok érdeklõdõt fog vonzani. A természetnek ez a színjátéka annyira lenyûgözõ, hogy 1560. aug. 21-én Koppenhágában a 13 éves dán nemesífjút, Tycho Brahét arra késztette, hogy további életét a csillagászatnak szentelje. Bár minden évben van néhány napfogyatkozás a Földön valahol, a totalitási zóna, ahol teljesnek látszik, legfeljebb 270 km széles, és maga a jelenség sem tarthat tovább 7 1/2 percnél. Az 1842. július 8-i dél-európai teljes napfogyatkozás óta a csillagászok minden, valamennyire is elérhetõ területen áthaladó teljes napfogyatkozás megfigyelésére expedíciót indítottak, például a francia Janssen az 1870. dec. 22-i fogyatkozás megfigyelésére hõlégballonon jutott ki a németek által körülzárt Párizsból, de Afrika északi partjain a felhõk végülis meghiúsították a megfigyelést. Az 1937. jún. 8-i fogyatkozást az amerikai expedíció a Csendes óceán egy néhány kilométer átmérõjû kis szigetén észlelte, ahol a csillagászokon és sok tonnányi felszerelésükön kívül mindössze egypár pálmafa, madarak és remeterákok képviselték az életet.

Mint Janssen példáján láttuk, a háborús körülmények sem jelentettek akadályt, az elsõ amerikai napfogyatkozás-expedíció a függetlenségi háború idején 1780. okt. 27-én a Penobscot-öbölben az ott állomásozó angol katonáktól nem zavartatva végezhette munkáját, vagy az 1934. febr. 14-i fogyatkozás megfigyelésére a japánok által erõdítménnyé kiépített Karolina-szigetekre japán cirkáló szállította az amerikai csillagászokat.

Magyarok is vettek részt expedíciókon (ld. Meteor 91/1, 42-43.o.). Kalocsáról Fényi Gyula az 1905. aug. 30-i teljes napfogyatkozás megfigyelésére utazott Granadába, a közeli jezsuita csillagvizsgálóba (ez volt egyetlen hosszabb távolléte), jövendõ utódjával, Angehrn Tivadarral együtt. Az MTA debreceni Napfizikai Obszervatóriuma 1958-as megalakulása után 3 évvel Dezsõ Loránt vezetésével Bulgáriába indult expedíció, két megfigyelõhelyen is sikerült felvételeket késziteni . Az ismertebb résztvevõk Csada Imre, Gerlei Ottó, Kulin György és Marik Miklós voltak.


2. kép. A napkorona belsõ szerkezete az 1961. febr. 15-i teljes napfogyatkozáskor. Az MTA Napfizikai Obszervatórium bulgáriai expedíciójának felvétele.

A legutolsó évtizedben magyar amatõrök is több utazást szerveztek, számosan utaztak a finnországi Joensuuba 1990. júl. 22-re. Az 1991. júl. 11-i hawaii fogyatkozásról a Magyar Televízió készített többrészes filmsorozatot, magyar résztvevõkkel. Az 1994. nov. 3-i brazíliai fogyatkozásnak három, az 1995. okt. 24-i indiainak egy magyarországi megfigyelõje is volt (ld. Meteor 90/9,10,11; 91/9, 91/12, 94/12, 96/1 számok).

Mi az oka, hogy a csillagászok ennyire nem kímélnek idõt, fáradságot és pénzt (ha van) a napfogyatkozások észlelésére? Mit tudtunk meg az eddigi megfigyelésekbõl? Mi lesz egyáltalán látható, ha az idõjárás kedvezõ? Milyen eszközöket célszerû alkalmazni a megfigyeléseknél? Ezekre a kérdésekre próbálunk választ adni a továbbiakban.

Mikor lehet napfogyatkozás?

Nagy szerencsénkre a Nap és a Hold látszó átmérõje majdnem pontosan ugyanakkora (a Hold általában kicsit nagyobb), így a Hold el tudja takarni a Napot. A jelenség geometriáját a 3. kép mutatja:


3. kép. A nap- és holdfogyatkozások geometriája.

Fogyatkozás akkor lehetséges, ha a Hold belekerül abba a kúpba, amely mind a Napot, mind a Földet érinti. Ha erre telehold idején kerül sor, akkor részleges (1) vagy teljes (2) holdfogyatkozás történik (a kúp Nappal átellenes része a Föld teljes árnyékkúpja), ha újhold táján, akkor részleges (3) vagy teljes (4) napfogyatkozás. Itt a "részleges" globálisan értendõ, azaz ebben az esetben a Hold teljes árnyékkúpja nem metszi a Földet, így a Föld felszínén sehol sem figyelhetõ meg teljes napfogyatkozás. A földpálya és a holdpálya ellipszis alakja miatt mind a Nap-Föld, mind a Föld-Hold távolság változik, így lehetséges az is, hogy a Hold teljes árnyékkúpjának tengelye metszi ugyan a Föld felszínét, de a kúp csúcsa nem éri el. Ekkor gyûrûs napfogyatkozásról beszélünk (a Hold látszó átmérõje kisebb, mint a Napé), sõt, ha a Hold árnyékkúpjának csúcsa a Föld középpontjától a Nap felé egy földsugárnál kisebb távolságban halad el, a fogyatkozás eleje és vége gyûrûs, közepe teljes lesz, ezek a ritka gyûrûs-teljes napfogyatkozások.

A Nap az égbolton (a Föld keringése folytán) az ekliptika fõkörén vonul körbe az év során. Ha a Hold pályasíkja is pontosan egybeesne az ekliptika síkjával, minden újholdkor valahol a trópusi égövben napfogyatkozás, és minden holdtöltekor hosszú teljes holdfogyatkozás lenne. A Hold pályasíkja azonban átlagosan 5 fok 8' 43"-et zár be az ekliptikával, így többnyire elkerüli a kritikus kúpot. A Hold pályasíkjának az ekliptika síkjával való metszésvonala a csomóvonal, az éggömbön befutott pályája, ami szintén fõkör, az ekliptikát két pontban metszi, ahol ezt délrõl északra mozogva teszi, az a felszálló csomó, ezzel 180 fokkal-al átellenben van a leszálló csomó. Fontos tudni, hogy a csomóvonal 18,6 éves periódussal körbejár az ekliptikán. Fogyatkozás akkor lehetséges, ha mind a Nap, mind a Hold egyidejûleg a csomóvonal bizonyos szûk környezetében található. Az ábrán az is látszik, hogy ez a környezet a holdfogyatkozások esetén kisebb, mert ott a fogyatkozási kúp szûkebb, mint a Nap felõli oldalon. Egyszerû geometriai számításokból meg lehet határozni, hogy milyen ekliptikai hosszúság-különbség lehet maximálisan a tele- vagy újhold és a csomó közt, hogy fogyatkozás legyen megfigyelhetõ. A Nap-Föld-Hold rendszer változó geometriája miatt kétféle fogyatkozási határ van:

Fogyatkozási határok

fogyatkozás biztos lehetséges
Napfogyatkozás 15 fok 21' 18 fok 31'
Teljes napfogyatkozás 9 fok 55' 11 fok 50'
Holdfogyatkozás 9 fok 30' 12 fok 15'
Teljes holdfogyatkozás 3 fok 45' 6 fok 00'

Ha a Hold a megfelelõ holdfázis bekövetkeztekor (a Hold és a Nap ekliptikai hosszúság-különbsége 0 fok vagy 180 fok) valamelyik csomóhoz a "biztos" távolságnál közelebb van, akkor a fogyatkozás biztosan bekövetkezik valahol, míg ha a "biztos" és "lehetséges" határok közt van a távolság, akkor ki kell számolni, hogy abban a konkrét esetben milyenek a geometriai viszonyok, lesz-e fogyatkozás, és milyen. A fogyatkozások számításánál a következõ periódusok fontosak:

szinódikus hónap29,530588 nap két egymásutáni azonos holdfázis közti idõ
drakonikus hónap27,212220 nap a Holdnak a felszálló csomón való két egymásutáni áthaladása közti idõ
anomalisztikus hónap27,554550 nap a Holdnak a földközelponton való két egymásutáni áthaladása közti idõ
tropikus év365,242199 nap idõszámításunk alapja, a Napnak a tavaszponton történõ két egymásutáni áthaladása közti idõ
fogyatkozási év346,620031 nap a Napnak a holdpálya felszálló csomóján való két egymásutáni áthaladása közti idõ
(A drakonikus hónap a holdpálya csomópontjaiban ülõ sárkányról kapta a nevét, amely elnyeli a Napot, ha arra jár.)

Ezekbõl a periódusokból és a fogyatkozási határokból következik, hogy egy (tropikus) évben legalább két és legfeljebb öt napfogyatkozás történik, míg holdfogyakozás nem feltétlenül, de legfeljebb kettõ. A legutóbbi "extrém" év 1935. volt, 4 részleges és egy gyûrûs napfogyatkozással, valamint két teljes holdfogyatkozással, a legközelebbi ilyen zsúfolt év 2206. lesz.

A napfogyatkozásokat kiszámolták többen is több ezer évre, a klasszikus ezek közül Th. Oppolzer "Canon der Fisternisse" c. könyve, amely a bécsi cs. kir. tud. Akadémia kiadásában 1887-ben jelent meg, és a -1207. nov. 10. - +2161. nov. 17. közti idõszak adatait tartalmazza. (Itt és a továbbiakban a csillagászati évszámozás szerint vannak az évek feltüntetve, azaz i.e. 2. = -1., i.e. 1. = 0. és i.sz. 1. = +1.) Eszerint évszázadonként átlagosan 154 holdfogyatkozás van, amelybõl 71 teljes; a napfogyatkozásokból 237 az átlag, ezekbõl 84 részleges, 77 gyûrûs, 10 gyûrûs-teljes és 66 teljes. Oppolzer emlékére 1983-ban H. Mucke és J. Meeus ugyancsak Bécsben kiadták a "Canon of Solar Eclipses -2003 to +2526" c. közel ezer oldalas kötetet, amely újabb, valamivel pontosabb és bõvebb adatokat nyújt, bár térképei nem annyira áttekinthetõk, mint Oppolzeréi.

A fogyatkozások okát már az ókorban is ismerték, Plutarkhosz jegyzi fel "Periklész élete" c. munkájában, hogy Periklész éppen egy hadihajón tartózkodott, amikor a Nap elsötétült. A hajósok körében ez nagy riadalmat okozott. Periklész levette köpenyét, és a kapitány feje köré kerítette.
-Félsz? Rémisztõ ez? - kérdezte tõle.
- Nem - felelt a kapitány.
- Akkor miért rémüldöztök? Nincs semmi különbség, csak valami, ami nagyobb a köpenyemnél, ugyanígy eltakarja a Napot. - mondta Periklész.

A modern számítások szerint ez a napfogyatkozás -430. aug. 3-án történt. De nemcsak az okokat ismerték, az Almageszt részletes leírást közöl arról, hogy hogyan kell a fogyatkozásokat kiszámolni. Hipparkhosz a Hold parallaxisát is meghatározta a -309. aug. 15.-i napfogyatkozásból, amely a Hellészpontosznál teljes, míg Alexandriában csak részleges volt. Még régebben, a babilóniai csillagászok ékírásos táblácskáin hosszú fogyatkozás-listák olvashatók, már õk is ismertek egy periódust, amelyet néhány évszázada, Halley 1691-es félreolvasása folytán szárosz-nak neveznek. A periódusokból:

223szinódikus hónap =6585,3211 nap
242drakonikus hónap =6585,3572 nap
239anomalisztikus hónap =6585,5374 nap
19fogyatkozási év =6585,7806 nap

Ezek közül az elsõ a szárosz, amely 18 év és 10 1/3 napnak felel meg. Holdfogyatkozások megjóslására kiválóan alkalmas, és erre alkalmazták a babilóniaiak is. Találtak olyan szövegeket, amelyben a csillagász leírja, hogy többször is fölkelt éjszaka, de a várható fogyatkozás nem következett be, másrészrõl hosszú táblázatokat, amelyek a 18 év 10 napos periódussal ismétlõdõ holdfogyatkozásokat tartalmazzák. A napfogyatkozások elõrejelzésére azért kevéssé alkalmas a szárosz, mert az 1/3 nap miatt 120 fok-al eltérõ földrajzi hosszúságnál lesz a következõ teljes napfogyatkozás. Ugyanakkor a szárosz az anomalisztikus hónapnak is közel egésszámú többszöröse, ezért az egymásutáni fogyatkozások geometriája nagyon hasonló.

Kronológia

A fogyatkozásoknak a történettudomány nagy hasznát veszi, mivel ezek a jelenségek percre pontosan kiszámolhatók, így a régi krónikák uralkodók szerinti keltezései jelenlegi idõszámítási rendszerünkbe beilleszthetõk. Figyelembe kell venni azonban a rendelkezésre álló források megbízhatóságát is. Régi történetírók hajlamosak voltak jelentõs uralkodók csatáit vagy halálát összefüggésbe hozni akkortájt történt napfogyatkozásokkal, vagy kitalálni egy fogyatkozást, ha nem is volt. A szövegekre is nagyon kell ügyelni, lehetõleg az eredeti forrást felhasználni. Eléggé elterjedt a legenda Hi és Ho kínai udvari csillagászokról, akik (Oppolzer szerint) -2136. okt. 22-én -ittasak lévén - elfelejtettek elõre jelezni egy fogyatkozást, és ezért életükkel fizettek. R.R. Newton szerint az eredeti, 1732-ben közzétett francia fordítás, amely egy, a Si Huang Ti császár által -222-ben elrendelt általános könyvégetést túlélt kínai szövegre hivatkozik, nem szól napfogyatkozásról, csak a Nap és a Hold "nem harmonikus" találkozásáról. Valószínûbb, hogy a nap- és holdnaptár egyeztetésének problémájáról van szó, ha a kínai szöveg egyáltalán hiteles.

Mezopotámiában már az i.e. I. évezred közepén ismerték a szároszt, egyesek szerint ez volt az alapja milétoszi Thálész jóslatának, amelyben (Hérodotosz szerint) elõre jelezte a -584. máj. 28-i napfogyatkozást. Mivel a 18 évvel azelõtti, -602. máj. 17-i teljes napfogyatkozás a szároszban szereplõ 1/3 nap miatt valahol a Távol-Keleten volt látható, valószínûbb, hogy Thálész a Holdnak a csomóponthoz való közelségét használhatta fel jóslatához. Hérodotosz egyébként elég szabadon bánt a tényekkel, napfogyatkozásokat írt le a thermopüléi és szalamiszi csaták idején is, amikor biztos nem voltak. Thuküdídész viszont pontosan írja le a -430. aug. 3-i napfogyatkozást.

A legrégibb többé-kevésbé hiteles megfigyelés Ugarit városából maradt fenn -1734. máj. 3-ról. Kínából is vannak feljegyzések ebbõl az idõszakból (jóscsontokon), de ezek nem azonosíthatók pontosan. Jelentõs még a -762. jún. 15-i babiloni napfogyatkozás, ennek segítségével sikerült az asszír idõszámítást a miénkhez rögzíteni. Egy európai feljegyzés jól mutatja, hogy mennyire gondosnak kell lenni. Beda Venerabilis Historia Ecclesiastica c. 731-ben megjelent mûvének angol fordításában ez áll: "Urunk megtestesülésének ugyanezen 664. évében egy napfogyatkozás történt, május 3-án reggel 10 órakor ". A fordító automatikusan a mai idõszámítást tételezte fel, holott az eredetiben " hora circiter decima diei " van, azaz " a nap 10. órájában", ami az akkori szokás szerint napkeltétõl napnyugtáig 12 órára osztott nappal alapján a mai 16h-nak felel meg, Oppolzer számításai szerint ekkor valóban látható volt napfogyatkozás Nagy-Britanniában. (Megjegyzendõ, hogy a Tiszteletreméltó Beda volt az, akinek köszönhetjük jelenlegi, Krisztus születésétõl számolt idõszámításunk elterjesztését.) Egy még késõbbi, 891. aug. 8-i napfogyatkozás azonosítása a bizánci krónikákban tette lehetõvé a magyar honfoglalás évének meghatározását.

Szekuláris változások

A kronológiában felhasznált napfogyatkozások tüzetesebb vizsgálatánál kiderült, hogy kisebb eltérés figyelhetõ meg a számítás és a megfigyelés közt. Ezt végülis a Hold mozgásának a dagálysúrlódás miatti szekuláris (hosszútávú) gyorsulásával magyarázták, ennek pontos meghatározására minél régebbi pontos megfigyelések szükségesek. A Föld forgását is lassítja a dagálysúrlódás, ez is jelentkezik a régi megfigyelésekben. Sokáig a Föld forgása volt az idõszámítás alapja, a világidõ, az UT. Miután kiderült, hogy ez nem egyenletes, a bolygók és a Hold pályamenti mozgásán alapuló, mai tudásunk szerint egyenletes idõskálát vezettek be, az efemeris-idõt (ET). A megfigyelések azonban UT szerint történnek, a két idõskála közti különbség, a nevezetes deltaT ezekbõl határozható meg. A távcsöves észlelések korától kezdve ez viszonylag egyszerû feladat, de 1610. elõtt minden egyes pontos megfigyelés, mint pl. a Clavius által 1567-ben Rómában megfigyelt napfogyatkozás nagyon értékes lehet.

A Hold mozgásának pontos meghatározására is használták a fogyatkozásokat, egyeztetve a totalitás bekövetkeztének pontos idejét az elõre kiszámítottal. Egy évszázada néhány másodperc eltérés, vagy a totalitás sávjának néhány tucat kilométeres hibája még megszokott volt. A teljes fogyatkozás határát egyszerû megállapítani, a fotoszféra ui. nagyon fényes, tehát feltûnõen látszik, ha csak egy kis darabja is fedetlen marad. Az 1925. jan. 24-i napfogyatkozás totalitási zónája New Yorkon is áthaladt, a számítások szerinti határa a Riverside Drive-ot valahol a 83. és a 110. utca közt keresztezte, másfél kilométer bizonytalansággal. Ezért a 72. és a 135. utca közt minden sarkon, lehetõleg a házak legfelsõ emeletén 69 önkéntes megfigyelõ nézte a fogyatkozást, és az esemény után rögtön jelentette egy központba, hogy mit látott. Csak egy volt köztük bizonytalan, a többi 68 határozottan el tudta dönteni, hogy teljes fogyatkozást látott-e, mint az az önkéntes, aki a Riverside Drive 240. alatt volt, vagy látott-e egy kis darabot a fotoszférából, mint a Riverside Drive 230. alatt. A teljes fogyatkozás határát így 70 méter (225 láb) pontossággal meg lehetett határozni. Ilyen megfigyelésre Magyarországon is lenne lehetõség 1999-ben, Kecskemét és Cegléd közt az országút szélén 50-100 méterenként elhelyezkedõ megfigyelõkkel a fogyatkozás számított határa két oldalán fél kilométer távolságig, bár manapság, hála az Apollo programban feljuttatott lézertükröknek, a Hold mozgását már deciméter pontossággal követni tudják a csillagászok.

Másik jelentõs feltételezett változás a Nap átmérõjének esetleges csökkenése, amely következik a csillagfejlõdési elméletekbõl, viszont rendkívül lassú folyamat. Ha valóban mérhetõen zsugorodna a Nap, ennek hatása lenne a Nap összsugárzására, és így a Föld klímájára is. Több, mint egy évszázadnyi greenwichi meridián-mérésekbõl J. Eddy 1980-ban a Nap átmérõjének évszázadonkénti kb. másfél ívmásodperces csökkenését állapította meg, ami egészen valószínûtlenül nagy érték. Ennek ellentmondanak a régi napfogyatkozás--észlelések. Halley pl. összegyûjtötte az 1715. máj. 3-i angliai napfogyatkozás megfigyeléseit, amibõl megállapítható volt a totalitási zóna szélessége, így a Nap látszó átmérõje is, ez 0,3 ívmásodpercnél jobban nem tért el a jelenlegi adattól.

Kromoszféra, korona

Egészen megdöbbentõ, hogy az 1800-as évek elején mennyire csekély volt még az a tudás, ami az égitestek, így a Nap fizikai felépítésére vonatkozott. 1800 körül W. Herschel még komolyan feltételezte, hogy a Nap hideg, és így lakható égitest, amelyet fénylõ felhõréteg vesz körül. Az energiamegmaradás törvénye csak 1840 körül, a hõmérsékleti sugárzás törvényei csak a század végére váltak ismertté. A századfordulóra viszont már mai ismereteink nagy része összegyûlt. A fogyatkozások iránti érdeklõdést elõsegítette egy angol amatõr, F. Bailey 1836-os megfigyelése. Egy éppenhogycsak gyûrûs napfogyatkozáskor fényes pontokat látott a Hold pereménél, a Hold völgyein keresztül látszott a fotoszféra. 1842. júl. 8-án Dél-Európában volt megfigyelhetõ teljes fogyatkozás, amire összegyûltek a világ vezetõ csillagászai. Szerencsére a napkorona rendkívül fényes volt, és három hatalmas, vörös protuberancia is lebegett az "elsötétített" napkorong felett. Ez a látvány, valamint H. Schwabe felfedezése a napfoltciklusról, amelyet 1843-ban tett közzé, különösen azután, hogy többen is felfedezték a napfoltszám és a földmágneses háborgások számának párhuzamos menetét, nagyon felkeltette az érdeklõdést a napfizika iránt. (Az 1842. július 8-i teljes napfogyatkozás Magyarországon is látható volt, térképét ld. Meteor 90/3, 44.o., megfigyelõk beszámolóit Meteor 90/5, 44.o.)

Még két jelentõs újítás történt a megfigyelési módszerekben, a színképelemzés és a fényképezés. J. Fraunhofer már 1814-ben megfigyelte a Nap színképében a sötét vonalakat, Bunsen és Kirchoff az 1860-as években kifejlesztették a színképelemzést, kimutatva, hogy a Nap sötét vonalai megfelelnek a laboratóriumban izzított gázok fényes vonalainak. A fényképezéssel már 1851-ben kísérleteztek, de az elsõ siker az 1860. júl. 18-i spanyolországi napfogyatkozás volt. Ekkor W. de la Rue az atlanti, A. Secchi pedig a földközi-tengeri parton fényképezte a napkoronát, megállapítva, hogy valóban a Naphoz tartozik, nem a Hold légköre, vagy a földi légkörben szórt fény, és a protuberanciák is a Nap felszíne felett lebegnek. Ezenkívül a protuberanciák vörösen világító anyaga is teljesen körülveszi a napot. Ezt a réteget az angol N. Lockyer késõbb kromoszférának nevezte el.

Kirchoff kutatásai indokolták a színképelemzés bevetését, mivel a protuberanciák feltehetõen gázfelhõk.Így az 1868. aug. 18-i napfogyatkozásra Hátsó-Indiába 6 expedíció indult. Valóban, fényes vonalakból álló színképet találtak, legfényesebbek a Fraunhofer-féle C és F (a hidrogén vonalai) voltak, és volt még egy sárga vonal is, a nátrium D vonala helyén, ami meglepte a kutatókat. Janssennek feltûnt, hogy a vonalak nagyon fényesek, és a protuberanciák csak ezekben a színekben világítanak, ezért a fogyatkozás után a napperemre állítva a spektroszkóp rését, fogyatkozás nélkül is meglátta a protuberanciákat. Ugyanez eszébe jutott Lockyernek is, aki "csak úgy", fogyatkozás nélkül, 1868. okt. 20-án kipróbálta új, nagyteljesítményû spektroszkópját, és megpillantotta a protuberanciákat. Mindketten beszámoltak a Francia Akadémiának megfigyelésükrõl, és különös véletlen folytán az Akadémia ugyanazon ülésén ismertették a két megfigyelést, amelyet olyan jelentõsnek találtak, hogy emlékérmet is vertek tiszteletére, Janssen és Lockyer kettõs képével. Lockyer 1868. nov. 15-én megállapította, hogy a sárga protuberancia-vonal nem azonos hullámhosszú a nátrium D vonalával, ezért egy új elemnek, a héliumnak tulajdonította, amit késõbb meg is találtak. Nem minden színképvonal volt azonban ilyen egyszerû eset, az 1869. aug. 7-i fogyatkozásnál a napkorona színképében egy feltûnõ fényes zöld vonalat találtak, amely közel volt ugyan egy vas-vonalhoz, de nem azonos. Kézenfekvõ volt erre is egy új elemet feltételezni, amit koróniumnak neveztek el.

Az 1870. dec. 22-i napfogyatkozásnál Spanyolországban figyelte meg elõször Young a flash-spektrumot, a sötét Fraunhofer vonalak fényes felvillanását néhány másodpercre, amikor a Hold a fényes fotoszférát már eltakarja, de a kromoszféra még látható. A jelenség rövid idõtartama miatt a fényképezésre várt a feladat, hogy tanulmányozás céljából rögzítsék, így 1883 után gyakorlatilag minden megfigyelt teljes fogyatkozás alkalmából készültek flash-spektrum észlelések, hogy a kromoszféra szerkezetét felderítsék.

A korónium titkát végül Edlén és Grotrian fejtették meg 1938. és 1942. közt, mikorra már ismertté vált a színképvonalak keletkezésének folyamata, és kapcsolatuk az atomok szerkezetével. Kiderült, hogy a napkorona nehezen azonosítható színképvonalai erõsen ionizált vas, nikkel és kalciumatomoktól származnak, ami a korona magas, 1-2 millió fokos hõmérsékletére utalt. A folyamatok, amelyek a korona ritka gázait ennyire felhevítik, még ma sem teljesen tisztázottak, de a mágneses terek mindenképpen nagy szerepet játszanak bennük. Az elmúlt több, mint száz év alatt alaposan megismerhetõ volt a napkorona. A fogyatkozások alkalmából megfigyelhetõ korona három összetevõre bontható, a K-, E- és F-koronára. A K(ontinuum)-korona színképe folytonos, fénye erõsen polarizált, a szabad elektronokon szóródó fotoszféra-fény. A magas hõmérséklet miatt a gyorsan mozgó elektronok a Doppler-hatás miatt kiszélesítik, elmossák a Fraunhofer-vonalakat. Az E(missziós)-korona fénye a sokszorosan (9-14-szeresen) ionizált vas, nikkel, kalcium atomok fényes színképvonalaiból áll, az egyes vonalakat kiválasztva különbözõ hõmérsékletû tartományokat lehet vizsgálni. Az F(raunhofer)-korona már nem is annyira a Nap légköréhez tartozik, a Nap és a Föld közti térrészben lévõ bolygóközi porszemeken kis szög alatt szóródó fény, ezért színképe a fotoszféráéval azonos.

A napkorona alakja és fényessége változik a naptevékenységi ciklussal. Minimum idején halványabb, és a Nap egyenlítõje irányában kétoldalt erõsen megnyúlt, míg a sarkok táján kefeszerû szálak figyelhetõk meg. Maximum idején sokkal fényesebb, szimmetrikus körvonalú, de "kócosabb", mivel az egyenlítõtõl távolabbi napfoltcsoportok mágneses tere alakítja formáját. Ezek a változások jól láthatók a két legutóbbi jelentõs fogyatkozás képein (4., 5. kép):


4. kép. A napkorona az 1995.okt. 24-i indiai napfogyatkozáskor. Fred Espenak (NASA GSFC) felvételeibõl összeállította Wendy Carlos. 400 mm. teleobjektív, 2x telekonverterrel, f/5.6, expozíciók 2, 1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/15 és 1/125 mp., Kodak Royal Gold 100 negatív filmre, digitalizálva és elektronikusan kombinálva. Tipikus minimum-korona, halvány, a Nap egyenlítõje mentén távolra kinyúló "szárnyas" forma, a sarkok környékén a Nap általános dipól mágneses terét kirajzoló kefeszerû koronaszálakkal.

. .


5 kép. Az 1998.febr. 26-i napkorona (Venezuela). Cesar Briceno (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) felvétele. 750 mm f/5 Celestron 6 távcsõ, 1/2 mp. expozíció, Kodachrome 64 diafilm. átmeneti típusú korona, fényes, már elég szimmetrikus és "kócos", de a sarkok környékén még láthatók a mágneses teret kirajzoló koronaszálak.

1995-ben már gyakorlatilag minimum volt, míg 1998-ra a naptevékenység már erõsen megnövekedett.

Jelenlegi korona-kutatások

Az E-korona észlelésére B. Lyot az 1930-as években kidolgozta a koronográfot ez egy, a fényszóródást különleges módszerekkel csökkentõ távcsõ, amelyet magas hegyen állítanak fel, hogy kevesebb legyen légköri szórt fény, és a (többnyire zöld) korona-színképvonalra hangolt speciális szûrõvel végzik a megfigyelést. A fényes fotoszférát letakarva az E-korona belsõ része, a napkorong peremétõl kb. 0,1--0,2 napsugárra hozzáférhetõ. Az igazi áttörést azonban a mesterséges holdak hozták, mivel a légkörön kívül valóban elegendõ csak letakarni a távcsövön kívül vagy belül a napkorongot, és láthatóvá válik a kb. egymilliószor halványabb napkorona. Ezenkívül a légkör által egyébként elnyelt ibolyántúli színképvonalakban is végezhetõk vizsgálatok, sõt, az 1--2 millió fokos gáz hõmérsékleti sugárzása a 15--30 Angström hullámhoszzúságú röntgentartományba esik (amelyben a 6000 K fok-os fotoszféra sötét), így röntgentávcsövekkel jól megfigyelhetõ a korona szerkezete, még a napkorongon is. Ezekbõl a megfigyelésekbõl alakult ki jelenlegi képünk a napkoronáról, amely szerint a fotoszférikus mágneses terek alakítják ki szerkezetét, a zárt erõvonal-hurkokban sûrúbb, fényesebb a korona. A bolygóközi tér felé nyitott mágneses terek helyén sötétebb, ezek a koronalyukak. A Nap felszíne felett 1--2 napsugárnyira a gázrészecskék elérik a szökési sebességet, ezért a napkorona állandóan "párolog", néhány száz km/s sebességû részecskeáram indul sugárirányban kifelé belõle, a napszé, amelyet már a Neptunuszon túlig sikerült követni, ez alakítja a bolygóközi tér szerkezetét. A napszél zavarait a Földön is megérezzük, mágneses viharok formájában. Zavarokat okozhatnak flerek, a koronalyukakból induló gyors napszél-nyalábok, vagy az alig egy évtizede felfedezett korona-kitörések (Coronal Mass Ejection = CME). A koronakitörésekben egy fler, vagy egy elszabaduló protuberancia lökéshullámot indít el a napkoronában és a napszélben, amely eljuthat a Földig és tovább is. A SOHO ûrszonda jelenleg a Nap és a Föld közt, a Földtõl 1,5 millió kilométerre, két éve folyamatosan végez koronamegfigyeléseket, így a teljes napfogyatkozások jelentõsége mára már lecsökkent a csillagászok számára.

Egyéb megfigyelések

A napfogyatkozások lehetõséget adtak a fény elhajlásának megfigyelésére a Nap gravitációs terében. Ezt Einstein jósolta meg, az általános relativitáselmélet szerint a Nap pereménél lévõ csillagok látszólag 1,7 ívmásodperccel sugárirányban kifelé mozdulnak, a Naptól való távolsággal az elmozdulás fordítottan arányos. Lefényképezve a csillagokat a napfogyatkozás idején, majd ugyanazzal a távcsõvel néhány hónap múlva a Nap nélkül, a látszólagos elmozdulás megmérhetõ. Röviddel Einstein bejelentése után, 1919. máj. 29-én Brazíliában volt megfigyelhetõ egy teljes napfogyatkozás, amely ebbõl a szempontból ideális volt, u.i. a Nap a Bika csillagképben, sok, viszonylag fényes csillag közt volt látható. Az angol expedíció ötletesen az összehasonlító képeket a fotolemez hátoldalán keresztül exponálta, így a felvételek közvetlenül összeillesztve voltak összehasonlíthatók. Az elmozdulás nagysága elég nagy pontossággal, megfelelt a számítottnak. Azóta a rádióhullámokra sokkal pontosabban sikerült ezt a mérést elvégezni kvazárok helyzetének mérésével, még napfogyatkozás sem kellett hozzá, mert a Nap minden évben elhalad a 3C273 és a 3C279 rádióforrások mellett. A rádióméréseknek is megvannak a nehézségei, a napkorona és a földi ionoszféra által okozott zavarok, de ezeket figyelembe lehet venni.

Napfogyatkozáskor a Hold a leárnyékolja a Napnak a légkörbe érkezõ ibolyántúli és röntgensugárzását, amelyek a légköri elnyelés következtében egyébként le sem jutnak hozzánk. Ez geofizikai hatásokat is okoz, az ionoszféra elektronsûrûsége erôsen csökken, leginkább az alsó, legsûrûubb D-rétegben, ahol gyors a rekombináció. A hatást közvetlen helyszíni rakétás mérésekkel is megállapították 1970. márc. 7-én az USA fölött. Ugyanekkor, és 1973. jún. 30-án a légkörben a napfogyatkozás keltette gravitációs hullámokat is sikerült kimutatni. Azt, hogy az ionoszféra változásában a fényes korona-kondenzációk eltakarása játszik szerepet, már 1940. okt. 1-én megfigyelték.

A hirtelen fellépõ sötétség az élõlényekre is hatással van, a megfigyelések szerint minél fejletlenebbek, annál inkább. A méhek hazarepülnek "éjszakára", a madarak megzavarodnak, de a kutyák, macskák nem törõdnek a fogyatkozással. Postagalambokkal is végeztek kísérletet, de ez nem hozott határozott eredményt.

Mit és hogyan figyelhetünk meg 1999. aug. 11-én?

A legelsõ dolog, amit a napfogyatkozás megfigyelésénél (ha lehetõség van rá) figyelembe kell venni, hogy szabad szemmel, még kevésbé távcsõvel semmilyen körülmények között SOHA NE NÉZZÜNK A NAPBA! Még a nagyon vékony sarlóvá fogyott Nap fotoszférája is sugároz annyi fényt, és ami még veszedelmesebb, hõt, infravörös sugárzás formájában, hogy szemünk ideghártyáját akár maradandóan károsítsa. Egyébként is célszerû minél sötétebb fényszûrõn át nézni a fogyatkozó Napot, hogy a teljes fogyatkozás bekövetkeztekor már sötéthez szokott szemmel, teljes pompájában láthassuk a napkoronát. A fény gyöngítésére alkalmas a fényt kapott, feketére elõhívott fekete-fehér film, (vigyázat, a színes negatív film, vagy "fekete" diapozitív nem jó, mert éppen a veszélyes infravörös sugarakat átengedi!) Leginkább sötét (12-es) hegesztõüveg, vagy speciális, alumíniumozott fényvédõ fólia az alkalmas, de megteszi a floppy lemez, vagy a festés nélküli CD (CD-bõl az írható fajta szintén nem gyengíti eléggé a fényt). általában, ki kell próbálni a használni kívánt fényszûrõt, rajta keresztül semmit sem szabad látni, csak a napkorongot, káprázás nélkül. Ha a fotoszféra eltûnt, el lehet venni a fényszûrõt, és szabad szemmel gyönyörködni a korona és a protuberanciák látványában. Mivel e sorok írásakor a naptevékenység már erõsen növekvõben van, és 2000-re várható a maximum, a korona valószínûleg fényes lesz, maximum típus ("kócos"), és protuberanciák is várhatók.

A korona fényessége nagyjából a teliholdnak felel meg, ezért semmilyen nehézséget nem okoz a fényképezése (lásd pl. a 4-5. kép adatait). Hogy ne okozzon csalódást, ajánlatos legalább 200 mm fókuszú teleobjektívet használni (kisfilmhez), viszont ehhez már stabil állvány vagy más rögzítés is szükséges. A napkorong átmérõje a filmen annyi centiméter, ahány méter az objektív fókusztávolsága. Mivel a korona fényessége erõsen csökken a napkorongtól való távolsággal, ajánlatos színes diafilmet használni (ez sokkal nagyobb fényességkülönbségeket képes visszaadni, mint egy papírkép), és még így is több, különbözõ expozícióval készített sorozatot célszerû készíteni, hogy a belsõ és külsõ koronát egyaránt megörökítsük. Irányadónak ISO 100 érzékenységû filmre, 4-es blendével 1/250-et exponálva, kb. 0.2 napsugárig rögzíthetõ a korona, ha a külsõ koronát, kb. 4 napsugárig akarjuk fényképezni, ahhoz már 1/4 másodperces expozíció kell. A Nap az égen 2 perc alatt a saját átmérõjének megfelelõ szöggel elmozdul, tehát ha hosszú fókuszt és/vagy expozíciós idõt (1 s-nél hosszabbat) használunk, esetleg a fényképezõgép (távcsõ) vezetésére is szükség lehet. (Teljes automata fényképezõgépet nem célszerû használni, a sötétség miatt bekapcsolódó villanófény nem javít a korona képén...) Videokamerával is lehet a koronát megörökíteni, erre nagyjából ugyanaz vonatkozik, mint a szabad szemre: amíg a fotoszféra látható, fénygyöngítés szükséges, a napkorona már simán filmezhetõ. Ajánlatos a legnagyobb tele állásba tekerni a gumioptikát, hogy elegendõen nagy legyen a kép. Ha nemcsak szép képekre vágyunk, hanem valami kis tudományra is, szerezzünk be átlátszó optikai rácsot, ezt normál vagy nagylátószögû objektív elé rakva a napkorona színképét is lefényképezhetjük. Elõzetesen ki kell kísérletezni (mondjuk egy izzólámpával), hogy hova kell irányítani a fényképezõgépet, hogy a színkép rajta legyen a képen.


6. kép. A déli égbolt Magyarországról az 1999. aug. 11-i napfogyatkozás teljes fázisakor, a látható fényesebb csillagokkal és bolygókkal.

Mikor a fényes napkorong eltûnik, a korona megjelenik, és a csillagok is láthatóvá válnak. A Nap az Oroszlán és a Rák csillagkép határán lesz, balra tõle a Regulus, ez alatt a fényes Vénusz lesz látható, jobbra a Merkúr, tõle lefelé a Procyon, felfelé a Castor és a Pollux (6. kép). Ha borult lesz az idõ, sajnos, mindebbõl semmit sem lehet majd látni, csak azt vesszük észre, hogy lassú szürkület után hirtelen néhány percre éjszakai sötétség áll be délben. Reménykedjünk, hogy nem így lesz!

Felhasznált irodalom

F. Espenak, J. Anderson: Total Solar Eclipse of 1999 August11. NASA Reference Publication 1398, March 1997.
H. Mucke, J. Meeus: Canon of Solar Eclipses -2003 to +2526. Astronomisches Büro, Wien,1989.
A. Mitchell: Eclipses of the Sun. (5th. ed.) Columbia Univ.Press, New York, 1951.
R. R. Newton: Ancient Astronomical Observations. The Johns Hopkins Press, Baltimore, 1970.
Th. v. Oppolzer: Canon der Finsternisse. Denkschriften der Kaiserlichen Akademie der Wissenschaften, LII. Band, Wien, 1887.
J. B. Zirker: Total Eclipses of the Sun. Van Nostrand Reinhold, New York, 1984.

WWW kapcsolódások:

http://pao.gsfc.nasa.gov/gsfc/eclipse/eclipse.htm NASA Goddard Space Flight Center fogyatkozás lap

http://umbra.nascom.nasa.gov/eclipse/images/eclipse_images.html Napfogyatkozás képek

http://www.wendycarlos.com/eclipse.html Napfogyatkozás képek

http://napfogyatkozas.mcse.hu/ A MCsE napfogyatkozási honlapja

http://fenyi.solarobs.unideb.hu/~kalman/99fogy.html Az itt olvasható cikk, ami a Meteor Évkönyvben is megjelent, majdnem ilyen formában.

Vissza Kálmán Béla honlapjára

Vissza a Napfizikai Obszervatórium honlapjára

1998. december 14.