A tudományos folyóiratok Nappal foglakozó cikkeinek nagy részét jelenleg a SOHO űrszonda megfigyeléseire alapozott közlemények teszik ki. A szintén nagyon sikeres YOHKOH mellett (amely főleg a napkoronáról készít képeket a röntgen-hullámhosszakon) rengeteg új információt kapnak a kutatók a Napról a SOHO műszereinek segítségével. Néhány újdonságot az alábbiakban mutatunk be.

A két tonnás SOHO (SOlar and Heliospheric Observatory) helyzete is különleges. A Nap és a Föld között, a Földtől nagyjából 1,5 millió kilométerre a Nap felé található az L1 librációs pont. Ez a Lagrange által meghatározott 5 pont egyike, ahol a Nap és a Föld gravitációs vonzása úgy tevődik össze, hogy az oda juttatott kistömegű testek (űrszondák) a Földdel együtt keringenek a Nap körül, azaz a Naphoz és a Földhöz rögzített, forgó koordinátarendszerben nyugalomban maradnak. Közvetlenül az L1 pontba, a Föld–Nap összekötő egyenesre nem célszerű telepíteni az űreszközt, mert a rádióösszeköttetést zavarná a mögötte lévő Nap rádiósugárzása. Ezért a SOHO-t is egy ún. halopályára állították. Ez a Földdel együtt a Nap körül forgó koordinátarendszerben egy ellipszis, amelynek középpontjában van az L1 pont, fél nagytengelye merőleges a Nap–Föld vonalra az ekliptika síkjában, hossza kb. 650 ezer km, fél kistengelye 45 fokot zár be az ekliptikával, hossza kb. 200 ezer km. A Földről nézve tehát a SOHO körbejárja a Napot 6 hónap alatt. Ennek a pályának nagy előnye, hogy állandó megfigyelést tesz lehetővé, nem úgy, mint a Föld körül keringő YOHKOH esetében, amely keringése során időnként a Föld árnyékába kerül, időnként pedig a Föld sugárzási övezetének Dél-Atlanti Anomáliája zavarja méréseit. Az 1995. dec. 2-án felbocsátott SOHO 1996. febr. 24-én érte el őrhelyét, akkor állt rá az L1 pont körüli halo pályára.

Az űrszonda három tengely körül stabilizált, azaz a térben fix helyzetben tartja irányító rendszere, úgy, hogy a hossztengelye mentén elhelyezett műszerek a Napra irányuljanak. A térbeli helyzetet 3 pörgettyű, egy Napérzékelő és egy csillagszenzor érzékeli, az elfordulásokat 4 lendkerék forgatásával akadályozzák meg. A felgyülemlett forgatónyomaték miatt egyre gyorsabban forgó lendkerekeket 6–8 havonta lefékezik, ekkor rakétafúvókákkal stabilizálják ismét a SOHO-t, ilyenkor korrigálják pályáját is. Az L1 pont ugyanis instabil, ha bármilyen zavaró hatás kimozdítja onnan az űrszondát, pályája egyre jobban eltávolodik az L1 pont körzetéből, időnként gondoskodni kell tehát, hogy helyben maradjon. Egy ilyen pálya- és forgáskorrekció során történt 1998. jún. 25-én az az eseménysorozat, amely majdnem a SOHO elvesztéséhez vezetett (l. később).

A SOHO az ESA és a NASA közös vállalkozása, 12 műszert tartalmaz. Az ESA építette magát az űrszondát és 9 műszert, a NASA 3 műszerrel, a hordozórakétával, valamint a felbocsátás és a földi irányítás biztosításával járult hozzá a sikerhez. A műszerek felsorolása és rövid leírása megtalálható a Meteor csillagászati évkönyv 1998 127. oldalán. A leglátványosabb képeket két műszer adja: az EIT (Extreme Ultraviolet Telescope), amely 4 ibolyántúli színképvonalban alkot képet a kromoszféráról és a koronáról, valamint a LASCO (Large Angle and Spectrometric COronograph), amely 3 távcsövet, pontosabban koronográfot (C1, C2, C3) egyesít, hogy egészen 30 látszó Nap-sugárig megfigyelje a napkoronát fehér fényben. Tanulságos képeket közvetít még a SOI/MDI (Solar Oscillation Imager/Michelson Doppler Imager) is, amely elsősorban a napfelszín látósugár irányú elmozdulásainak sebességét méri, de ezenkívül fehér fényben képeket készít a napfoltokról, valamint meghatározza a fo-toszférában lévő mágneses tereket is.

A SOHO tudományos programja teljesen nyílt. Az előkészítésben és a mérések kiértékelésében széleskörű volt a nemzetközi együttműködés. Megfelelő tudományos programmal bárki közreműködhet a feldolgozásban, ekkor hozzáférhet a teljes megfigyelési anyaghoz, de a képek bizonyos hányada gyakorlatilag azonnal (néhány órán, legfeljebb néhány napon belül azonnal hozzáférhető az Interneten (http://sohowww.nascom.nasa.gov). A Meteor csillagászati évkönyv tavalyi és idei kötetében a tudományos eredmények közül már ismertetésre kerültek a fontosabbak, itt most a SOHO adatbázis anyagából válogattunk néhány látványos képet. A megfigyelések bemutatására egy teljesen átlagos napon, 1999. május 21-én készült sorozat lett kiválasztva (amikor e sorok írója éppen ügyeletes megfigyelő volt a debreceni Napfizikai Obszervatóriumban), ezen látható, hogy hogyan egészítik ki egymást a különböző műszerek segítségével kapott képek.

Először ismerkedjünk meg a Nap felépítésével. A látható napfelszín, a fotoszféra egy kb. 500 km vastagságú réteg a Nap légkörében. Felső határának a hőmérsékleti minimumot tekintik (4560 K), e fölött található a kb. 10 000 km vastag, 10 000 K hőmérsékletű, nagyon egyenetlen kromoszféra, amelyet a néhány száz km vastag átmeneti réteg választ el a millió fokos koronától. A kromoszféra, és különösen a korona anyaga nagyon ritka, ezért egyrészt átlátszó, másrészt a fotoszférában gyökerező mágneses tér erősen befolyásolja, amint ez a képeken látszik. A magas hőmérsékletű, ezért erősen ionizált, jó elektromos vezető plazma számára nem lehetséges a mágneses erővonalakat metsző mozgás. A mágneses erővonalak így falként viselkedve összetartják a sűrűbb, ezért fényesebb anyagot. A magas hőmérséklet miatt a napkorona hőmérsékleti sugárzása a röntgentartományba esik (ezt figyeli a YOHKOH), másrészt az erősen ionizált atomok fényes színképvonalai figyelhetők meg. Az ionizált atomok jelölésére a vegyjel és egy római szám szolgál, amely eggyel nagyobb, mint az ionizációs fok: Fe I a semleges vasatom, Fe II az egyszeresen, ... , Fe XI a tízszeresen ionizált és így tovább.

Vegyük most sorra a naplégkör rétegeit a SOHO segítségével. A fotoszférát figyeli a SOI/MDI. Nagyon bonyolult optikai rendszerével egy kiválasztott színképvonal (Ni I, 676,8 nm) eltolódását és polarizációját mérve határozza meg a mozgások látósugár irányú sebességét, vagy az egész Napra 4 ívmásodperc felbontással, vagy a napkorong közepén egy 10,5x10,5 ívperces területen 1,2 ívmásodperc felbontással. A sebességmérések eredményeit természetesen meg kell tisztítani a technikai hibáktól és a szisztematikus hatásoktól, mint pl. a Nap forgásából származó ±2 km/s nagyságú jel. A feldolgozás során különválaszthatók a konvekciós mozgások és a Nap belsejében terjedő hanghullámok, amelyeket a turbulencia kelt (1. kép). Hosszabb időre terjedő megfigyelések bonyolult matematikai feldolgozásával a hanghullámok segítségével képet lehet alkotni a fotoszféra alatti konvektív zóna szerkezetéről, a Nap forgási sebességének változásáról a mélység és a héliografikus („naprajzi”) szélesség függvényében, a napfoltcsoportok felszín alatti szerkezetéről. A sebességképeken sikerült megfigyelni egy közepes nagyságú fler keltette hullámokat a fotoszféra felszínén (2. kép). Az MDI méréseiből „melléktermékként” a fotoszféra fényképe is elkészül, a napfoltokkal (3. kép), valamint a fotoszférában mérhető mágneses tér látósugár irányú összetevője is meghatározható (4. kép). Összehasonlításul a Big Bear obszervatóriumban készült H-alfa képet is bemutatjuk az Internet archívumokból (4a. kép). Itt kezdődik május 21-i áttekintésünk a Nap légköréről.

Az EIT speciális távcsöve 4 ibolyántúli színképvonal fényében készít napképeket, amelyek úgy lettek kiválasztva, hogy az átmeneti rétegtől a koronáig minden megfigyelhető legyen. A képek tulajdonképpen monokromatikusak, azaz fekete-fehérek, a könnyebb megkülönböztetés miatt szokták őket színezni. A legalacsonyabban, az átmeneti rétegben, 80 000 fokon világít a He II 30,4 nm-es színképvonala (5. kép, narancssárga). Ez megfelel a hidrogén Lyman-alfa vonalának, csak a hélium atommag kétszeres pozitív töltése miatt hullámhossza annak egynegyede. A felvételen jól látható a kromoszféra szerkezete és a protuberanciák is, amelyek anyaga a kromoszférával nagyjából azonos állapotban van. Egyre magasabb hőmérsékleteknek felelnek meg az egyre jobban ionizált vasatomok színképvonalaiban készült képek: Fe X 17,1 nm, 1,3 millió K (6. kép, kék), Fe XII 19,5 nm, 1,6 millió K (7. kép, zöld) és Fe XV 28,4 nm, 2 millió K (8. kép, sárga). Ezek mindegyike korona-hőmérséklet, tehát a protuberanciák sötétek, a korona szerkezete egyre durvább, elmosódottabb a hőmérséklet növekedésével. Az ibolyántúli képeket összehasolíthatjuk a YOHKOH lágy röntgen (1 nm körüli) tartományban készült képével (9. kép). Ez a napkorona anyagának hőmérsékleti sugárzását érzékeli, szélesebb hőmérséklettartományra érzékeny (1,5–25 millió K), és nagyobb a kontrasztja, jól kirajzolja a napkorona szerkezetét. Mivel inkább a magasabb hőmérsékletű helyeket mutatja, a Fe XV képhez (8. kép) hasonlít leginkább. A napkoronában található különböző hőmérsékletekre jó példát mutat a 10. kép, amelyen egyszerre látható a Fe XII színképvonalban sötét protuberancia és világos koronahurkok. Ahogy a 3–10. képeken végigjártuk a Nap légkörének teljes keresztmetszetét a fotoszférától a belső koronáig, láthattuk, hogy alapvetően a fotoszférikus mágneses terek határozzák meg a légkör szerkezetét, mivel a kromoszféra és a korona ritka anyaga nem tudja befolyásolni a mágneses teret.

Tovább haladva kifelé, a LASCO képein a külső napkoronában lezajló változásokat lehet tanulmányozni. Mivel a SOHO messze van a földi légkörtől, szórt fény nincs, így valóban elég csak letakarni a fényes fotoszférát, és látható lesz a korona. A három koronográf közül a C1 a belső (1,1–3 Nap-sugár), a C2 a közepes (1,5–6) végül a C3 a külső (3,7–30 Nap-sugár) napkorona-tartományokat képezi le fehér fényben. Már a Skylab 1973-as megfigyelései óta ismert, hogy a napkorona nem olyan nyugodt hely, mint azt addig a szórványos napfogyatkozás-megfigyelések alapján gondolták. Ez különösen jól látszik a LASCO óránkénti megfigyeléseiből összeállított filmeken. Az állandó kifelé áramlásra kisebb-nagyobb koronakitörések (Coronal Mass Ejection, CME) rakódnak. Ezeket gyakran flerek okozzák, de elindíthat kitörést aktivizálódó protuberancia is, vagy a korona mágneses szerkezetének átrendeződése. A 11. kép (nem áll rendelkezésre - a szerk.) mutat egy fler által kiváltott CME-t, amely a napkorong nyugati szélén zajlott (okozója az idei Meteor csillagászati évkönyv 140. oldalán bemutatott napfoltcsoportban lezajlott második nagy fler). A kép zajosságát a fler által kibocsátott protonok becsapódása okozta a fényérzékelő CCD-re. Nagyon fontosak az ún. halo-CME-k, amelyeknél a kitörés közvetlenül a Föld felé irányul, ezért a képeken mint a napkorong körül egyre táguló glória, halo látszik (12. kép). Ez biztos előjele a földi mágneses viharoknak, ilyen megfigyelések alapján többször sikerült egy-másfél nappal előrejelezni a zavarokat, amire eddig nem volt lehetőség. A naptevékenység növekedésével napjainkban egyre gyakrabban fordulnak elő koronakitörések, az egyik legutóbbi nagy CME június 1-jén zajlott (12a. kép), ez éppen a Földdel átellenes irányba terjedt, ezért ránk nem volt hatással. A LASCO-val eddig több, mint 50 üstököst is felfedeztek. A 13. kép az 1996 karácsonyán a Napba zuhant üstököst mutatja, a 14. kép pedig az 1997 júniusi üstökös-ikreket megsemmisülésük előtt.

A Nap még távolabbi környezetét, a napszelet tanulmányozza a SWAN (Solar Wind ANisotropies), amelynek két érzékelője a SOHO két oldalán van elhelyezve, és a teljes égboltot leképezi, a Nap közvetlen környezete kivételével. A bolgóközi semleges hidrogén Lyman-alfa színképvonalát érzékeli. Ez a csillagközi térből származik, és semleges lévén, nem hat rá a napszél mágneses tere. Ugyanakkor ütközések révén kölcsönhatásba lép a napszél protonjaival, valamint a semleges H atomok szórják a Nap Lyman-alfa sugárzását. Így egyrészt meg lehet állapítani a napszél egyenetlenségeit, másrészt meg lehet határozni a csillagközi hidrogénáramlás (csillagközi szél) irányát és sebességét a színképvonal eltolódásából (15. kép). Mellékesen, a SWAN képeket készített a Hale-Bopp üstököst körülvevő óriási hidrogénburokról is (16. kép).

Több részecskedetektort is hordoz a SOHO a napszél és a galaktikus kozmikus sugárzás mérésére, ezek közül az ERNE egyik grafikonján mutatjuk be a galaktikus kozmikus sugárzás izotópösszetételét és energiaeloszlását (17. kép).

A rendkívül sikeres SOHO egy fatális emberi hiba miatt komoly veszélybe került tavaly nyáron. A szokásos helyzet- és pályakorrekció során, 1998. jún. 25-én, elfelejtették beindítani az egyik, kímélés céljából kikapcsolt pörgettyűt, a működő másiknak az érzékenysége viszont tévedésből túl nagy értéken maradt. Az operátor, látva a szokatlanul nagy eltéréseket, hibásnak hitte, és kikapcsolta a működő pör-gettyűt. A SOHO fedélzeti számítógépe ezután az álló pörgettyűhöz viszonyítva próbálta stabilizálni az űrszondát, ezáltal szabályozatlan forgásba hozva. Eközben a napelemtáblák éllel fordultak a Nap felé, az energiaellátás, és így a rádiókapcsolat is megszakadt. Az azonnal riasztott szakértők a telemetriai adatokból három hét alatt pontosan rekonstruálták az eseményeket, valamint azt is, hogy — mivel a forgástengely megőrzi térbeli helyzetét — kb. szeptemberre a SOHO olyan helyzetbe kerül, hogy a napelemek legalább részlegesen megvilágítást kapnak a Naptól, tehát van remény az újraélesztésre. Augusztus első napjaiban az arecibói 300 méteres rádiótávcsővel küldött radarjelekkel sikerült igazolni az addig csak feltételezett forgási irányt és sebességet, néhány nap múlva pedig felvenni a kapcsolatot a fedélzeti számítógéppel. Ezután egy hónap szünet következett, aminek során a napelemekből származó kevés energiát a fedélzeti telepek feltöltésére és a kormányfúvókák üzemanyagául szolgáló megfagyott hidrazin felolvasztására használták. Szeptember 16-án az irányítóközpont ismét a Nap felé fordította a SOHO-t, szept. 25-re sikerült teljesen stabilizálni. Ezután megkezdődött a műszerek lassú, óvatos újraélesztése. Várakozáson felül, ezek túlélték a –120– +100 cC közt ingadozó hőmérsékleteket, mindegyik jól működött (az EIT még jobban is, mert a Fe XV csatornán elpárolgott a tükörről egy, a képet zavaró szennyeződés). A három pörgettyűből egy maradt üzemképes. December 21-én ez is felmondta a szolgálatot, de a SOHO szakemberei már rutinosan oldották meg a feladatot. A fedélzeti számítógép átprogramozásával 1999. febr. 1-től már pörgettyűk nélkül tartja fenn stabilizált helyzetét a SOHO, és közvetíti kiváló képeit a napfizikusok és nemnapfizikus érdeklődők számára, reméljük, a 2000 közepére várt maximumban is.

KÁLMÁN BÉLA