A legendás debreceni napfoltkatalógustól a legújabb napkutató űrszondáig

Napfizika

A csillagászat egyik szakterülete, amelynek közvetlen gyakorlati jelentősége van, a napfizika. Központi égitestünk egyrészt (közel) állandó sugárzásával ellátja energiával a Földet, másrészt ennek a sugárzásnak kis változásai, főleg az energikus elektromágneses és részecskesugárzás komoly zavarokat tud okozni a Föld kozmikus környezetében, az ún. űridőjárásban. Az űrkutatásban ezért két irányban is foglalkoznak a naptevékenységgel és a Föld kozmikus környezetével: egyrészt megfigyelik a Napot, a belőle kiinduló elektromágneses- és részecskesugárzást, másrészt az űrben működő eszközök számára előrejelzéseket és ajánlásokat adnak, hogy a naptevékenység kedvezőtlen hatásait minimalizálják. Hazánkban a Nap megfigyelésével 1958-82 közt az MTA Napfizikai Obszervatóriuma foglalkozott Debrecenben, ez 1982-ben összevonásra került az MTA Csillagvizsgáló Intézetével, az MTA Konkoly Thege Miklós Csillagászati Kutatóintézete néven, amely 2012-ben beleolvadt az MTA Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpontjába (CsFK).

A naptevékenység

Bár a Nap sugárzása meglehetősen állandó, ami a földi élet kialakulásához is fontos volt, régóta ismert, hogy időnként sötét foltok láthatók felszínén. A XIX sz. második fele óta azt is tudjuk, hogy e foltok száma nagyjából 11 éves ciklussal nő és csökken, valamint a hetes-hónapos életű napfoltcsoportokban időnként néhány perces felfénylések is megfigyelhetők, amelyeknek hatásai és utóhatásai a Föld mágneses terét is befolyásolják. A XX sz. elején kiderült, hogy a napfoltok lényege a bennük lévő erős, a Föld állandó mágneses terénél többezerszer erősebb mágneses tér. A hidrogén színképvonalaira hangolt optikai szűrőkkel pedig sikerült megfigyelni a Nap felülete feletti, fehér fényben átlátszó gázréteget, a kromoszférát, és kimutatni, hogy a felfénylések (szakszóval flerek) sokkal gyakrabban láthatók ebben a hullámhossz-tartományban. Debrecenben elsősorban a napfoltokra irányultak a megfigyelések, hosszas munkával sikerült elérni, hogy a napfoltok helyzetét (így mozgását) és területét a világon a legpontosabban tudtuk mérni. A napfoltokon kívül egy másik távcsővel, egy 50 cm átmérőjű koronográffal és hidrogénszűrővel a flerek megfigyelése is folyt kiválasztott időszakokban. A mérések pontosságának elismeréseként a Nemzetközi Csillagászati Únió (IAU) 1974-es kongresszusán Debrecenre bízta a több, mint egy évszázadig Greenwichben készülő napfolt-katalógus folytatását. Ez naponta egy adatsort jelentett, a napfoltcsoportok helyzetéről és penumbra-umbra területéről.

Együttműködés az űrkutatással

A debreceni Napfizikai Obszervatórium a kezdetektől fogva részt vett az akkori szocialista országok „Interkozmosz” (IK) együttműködésében, kiegészítő földfelszíni megfigyelésekkel. A Nap-megfigyelő műholdakon (IK-1, -4, -7, -11 és -16, 1969-76) a több országból származó műszerek a Nap rövidhullámú (ibolyántúli, röntgen-) sugárzását figyelték, az egyes megfigyelési kampányok során Debrecenben is sokkal gyakrabban készültek napfolt- és fler-észlelések. Ezeket később nemzetközi együttműködés keretében közösen dolgoztuk fel és publikáltuk. A különböző egyéb nemzetközi programok (pl. Solar Maximum Year) miatt az Interkozmosz együttműködés egyre inkább elvesztette jelentőségét, és beleolvadt ezekbe. A saját észlelési programokat a különböző Nap-megfigyelő műholdak és űrszondák (SMM, YOHKOH, SOHO, TRACE, STEREO, HINODE és jelenleg az SDO) megfigyeléseivel kiegészítve használtuk fel a kutatásban.

A debreceni földfelszíni napfolt-megfigyelések sokáig – az időjárás zavaró hatásaitól eltekintve – jobbak voltak az űrészleléseknél. Egyrészt a műholdak eleinte nem hordoztak a fehér fény tartományában működő távcsöveket, kellett a hely a földfelszínről láthatatlan hullámhosszak kameráihoz. Másrészt a CCD érzékelők mérete kicsiny volt, még az 1995-ben felbocsátott SOHO űrszonda, amely először készít rendszeresen fehér fényben képeket a Napról, képeinek mérete 1024×1024 képpont, tehát felbontásuk 4 ívmásodperc. A debreceni napképek feldolgozási pontossága legalább 1 ívmásodperc, vagy jobb. Ezt a szintet csak a 2010-ben pályára juttatott SDO műhold 4k x 4k képei érik el.

A napfolt-katalógus

Az eredetileg kiegészítő tevékenységnek induló napfolt-katalógus egyre inkább előtérbe került az obszervatórium működésében, mivel hosszú idejű, homogén adatsort biztosított a napfoltok viselkedéséről. Hazai és nemzetközi pályázatok segítségével és a számítástechnika fejlődésével a kezdetben igen munkaigényes feldolgozást sikerült automatizálni. Az új, debreceni katalógus nemcsak foltcsoportok adatait közli, hanem minden egyes napfolt-umbra koordinátáját az obszervatórium honlapjáról elérhető adatbázisban. Az utóbbi években az űreszközök (SOHO, SDO) által készített felvételek is feldolgozásra kerültek, ezek már óránkénti felbontással, nemcsak a nemzetközi kooperációban beszerzett földfelszíni képek. A munka során a korábbi greenwichi anyag is hasonló szerkezetbe lett átalakítva és rajzos észlelésekkel kiegészítve az ógyallai, kalocsai és Mt Wilson obszervatóriumokból. Így 1872-2018 közt egy jól használható, egységes internetes adatbázis jött létre a naptevékenység hosszútávú viselkedésének kutatására, amely alkalmas pl. a napállandó kicsiny, tized százalékos ingadozásai hosszútávú változásainak kutatására.

Eredmények

Az űreszközökkel végzett megfigyeléseket felhasználva több száz tudományos közlemény jelent meg az évtizedek alatt. Először lett áttekintve egy fler viselkedése az elektromágneses sugárzás széles tartományában, a műholdról mért röntgensugárzástól a rádióhullámokig. Több más nagy fler keletkezéséhez vezető, fejlődő napfolt-mozgások és mágneses tér-változások lettek leírva és meghatározva, kimutatva, hogy milyen fejlődés vezet flerekhez, és mikor marad nyugodt a napfoltcsoport. A YOHKOH műhold röntgenészlelésein látható volt, hogy a fejlődő aktív vidékek felett a napkorona fényesebb. A napfolt-katalógus alapján statisztikusan lehetett vizsgálni a Nap északi és déli féltekéjének aktivitását, különbségét, az aktivitással kapcsolatos torziós hullámokat. A napfoltcsoportokban meghatározhatók voltak a jellemző változások a flerek előtt, amelyek előrejelzésre is használhatók.

Kiegészítés a napfizika területén fontos személyekről

Az MTA Napfizikai Obszervatórium létrehozója és igazgatója 1958-1982 közt Dezső Lóránt^✟, ő határozta meg a napfoltmegfigyelési programot, és irányította a méréseket, a pontosság növelését. Ő szervezte meg a debreceni napfolt-katalógus elindítását, és kezdte el az űrkutatással kapcsolatos együttműködést, építtette meg a Gyulai Megfigyelőállomást.

Kálmán Béla 1982-1997 közt volt az Obszervatórium vezetője, elsősorban a bonyolult mágneses szerkezetű napfoltcsoportokkal foglalkozik, debreceni és műholdas mérések alapján. Cseh és holland kutatókkal elsőként publikálta egy nagy fler röntgenfénytől rádióhullámhosszakig terjedő vizsgálatát. Akadémiai doktori értekezése a bonyolult napfoltcsoportok szerkezetéről és fejlődéséről szól. A debreceni fotografikus napészlelések folytatásához szükséges nagyméretű síkfilmek beszerzése egyre nehezebbé vált, a digitális technika elterjedése miatt, ami komoly szervező munkát igényelt. A megfigyelések az űreszközök és az elektronikus eszközök felé kezdtek mozdulni.

Ludmány András következett 1997-2015 közt az Obszervatórium vezetésében, szervező munkáját felesége, Baranyi Tünde^✟ és Győri Lajos, az automatikus napfoltkimérő program megírója segítette. A további években létrehozták a debreceni napfoltkatalógust, kiegészítve hasonló szerkezetben a greenwichi anyaggal és az Ógyalláról és Kalocsáról származó digitalizált magyar napfoltrajzokkal. A katalógus internetes kezelőfelületét Mező György írta meg.

Baranyi Tünde 2016-tól, a Napfizikai Obszervatórium épületének bezárásától vezette a napfizikai osztályt Az észlelési lehetőségek megszűnése miatt a nemzetközi kooperációban és az űreszközökről nyert képek alapján folytatta a katalógust 2018. jún. 19-ig.

A napfoltadatok alapján, kiegészítve műholdas észlelésekkel az említett kutatók és a később belépett fiatalok (Muraközy Judit, Korsós Marianna, Gyenge Norbert) számos vizsgálatot végeztek a napfoltok statisztikájáról, a foltok mozgása és a flerek összefüggéséről.