A Bluetooth rövid hatótávolságú, adatcseréhez használt, nyílt, vezetéknélküli szabvány. Alkalmazásával számítógépek, mobiltelefonok (telefonkihangosítók) és egyéb készülékek között automatikusan létesíthetünk kis hatótávolságú rádiós kapcsolatot.

Az 1.2-es verzió 1 Mbps-os, a 2.0-s Bluetooth pedig 3 Mbps-os adatátviteli sebességet tesz lehetővé a világszerte szabadon elérhető 2,4 gigahertzes frekvenciasávban. Európában és az Egyesült Államokban a 2,402 GHz és 2,480 GHz közötti 79 db 1 MHz-es sávban, Japánban a 2,472 és 2,497 GHz közötti 23 db 1 MHz-es sávban működik. Az adatcsatorna ebben a sávban másodpercenként 1600-szor változik véletlenszerűen („szórt spektrumú frekvenciaugrás”). Egy hálózatban egy időben 1 „mester” eszközhöz legfeljebb 7 másik eszköz csatlakozhat. Az egymáshoz csatlakozott eszközök ún. personal-area network-öt (PAN), más szóval piconet-et hoznak létre, ami például az egy szobában lévő eszközök által alkotott hálózatot jelenti (vagy az autóban a mobiltelefon és a fejhallgató közötti kicsiny hálózatot).

A Bluetooth alacsony energiafogyasztása miatt különösen alkalmas hordozható eszközök számára. A Bluetoothnak nem jelentenek akadályt a falak. A készülékek osztályuktól függően az alábbi távolságon belül képesek kommunikálni:

1. Kékfog

A név Harald Blåtand (I. Harald dán király) dán király nevének angol változata, aki 958-tól, illetve 976-tól 986-ig volt Dánia és Norvégia uralkodója, és nagyon szerette az áfonyát, ezért kék lett a foga. Harald arról volt nevezetes, hogy egyesítette a lázongó dán, norvég és svéd törzseket. Ehhez hasonlóan a Bluetooth-t is arra szánták, hogy egyesítsen és összekössön olyan különböző eszközöket, mint a számítógép vagy a mobiltelefon. A Bluetooth logója a H és B betűknek megfelelő skandináv rúnákat, a Haglazt és a Berkanant idézi.

2. A Bluetooth Alkalmazása

• Vezetéknélküli hálózatok kialakítására asztali és hordozható számítógépek között, illetve csak asztali gépek között kis területen, ha nincs szükség nagy sávszélességre
• Számítógép-perifériák csatlakoztatására nyomtatók, billentyűzetek, egerek esetében
• Fájlok és adatok átvitelére és szinkronizálására személyi digitális asszisztensek (PDA-k, mobiltelefonok és a számítógép) között
• Egyes digitális zenelejátszók, fényképezőgépek és számítógép között
• Autóskészletek és fülhallgatók csatlakoztatására mobiltelefonokhoz
• Orvosi és GPS-készülékek

3. Serial Port Profile

A Serial Port Profile (SPP), az ETSI TS 07.10 specifikáción alapuló és RFCOMM protokollt használó profil. Soros kábelt emulál, hogy egy egyszerű vezeték nélküli helyettesítést biztosítson a már meglévő RS-232 alapú kommunikációs alkalmazásokhoz, hasonló vezérlőjeleket alkalmazva. Biztosítja az alapot a DUN, FAX, HSP és AVRCP profiloknak.

4. Biztonsági tanácsok

A Bluetooth természeténél fogva lehetővé teszi az ilyen képességű eszközök automatikus kapcsolódását egymáshoz, és a kétirányú adatcserét. Ennek árnyoldala, hogy személyes adatainkhoz olyanok is hozzáférhetnek, akiknek nem akartuk ezt megengedni.

Néhány könnyen betartható biztonsági tanács:

• Csak akkor engedélyezzük a Bluetooth használatát az eszközben (például telefonban), amikor használni akarjuk, és használat után tiltsuk azt le
• Használjunk hosszú, nehezen kitalálható számkódot az eszközök párosításához (használjunk 8-jegyű vagy még hosszabb számot - az „1234” kód nem jó)
• Párosítás után az eszköz legyen „rejtett” (hidden) állapotban, így is működni fog a már párosított másik eszközzel
• Utasítsunk vissza minden ismeretlen kapcsolódási kísérletet
• Engedélyezzük a titkosítást (encryption)
• Időnként nézzük meg a párosított eszközök listáját, nincs-e köztünk olyan, amit nem mi állítottunk be
• Frissítsük a mobilunk firmware-szoftverét a legújabb verzióra a gyártó honlapjáró

Wi-Fi (WiFi, Wifi vagy wifi), az IEEE által kifejlesztett vezeték nélküli mikrohullámú kommunikációt (WLAN) megvalósító, széleskörűen elterjedt szabvány (IEEE 802.11) népszerű neve, mely semmilyen angol kifejezésnek nem rövidítése (csupán szójáték a Hi-Fi/hifi szóra).

1. Legelterjedtebb szabványok

• 802.11a: 5 GHz-es frekvenciasávban működő eszközök; előnye a nagy távolság és sávszélesség, viszont jellemzően csak pont-pont kapcsolatra használják és az ehhez használható eszközök általában drágábbak. Különösen fontos az optikai rálátás a két pont között.
    
• 802.11b: 2,4 GHz-es tartományban működő eszközök; hatótávolsága a terepviszonyoktól függően széles skálán mozoghat, lényegesen kisebb, mint a 802.11a, pont-multipont kapcsolatoknál 1 km-es sugarú körön belülre szokták tervezni. Átviteli sebessége max. 11 Mbit/s
    
• 802.11g: 2,4 GHz-en működő eszközök, a 802.11b-vel sok tekintetben megegyezik, a routerek nagy része mindkettőt támogatja. Előnye, hogy nagyobb sávszélességet képes átvinni, hátránya pedig, hogy a távolság növekedésével lényegesen romlik a hatásfoka és érzékenyebb az interferenciára. Átviteli sebessége max. 54 Mbit/s.

2. Felhasználási területek

Irodákban, nyilvános helyeken (repülőtér, étterem, hotel, magánházak stb.) megvalósított vezeték nélküli helyi hálózat, aminek segítségével a látogatók saját számítógépükkel kapcsolódhatnak a világhálóra.

Kialakítása a következő módokon történhet:

• Publikus, nyílt hálózat: bármely wi-fi routerrel kialakítható, az így létrehozott hálózathoz bárki csatlakozhat, mindenféle korlátozás nélkül
• Privát hálózat: a hálózat saját felhasználásra lett kialakítva, melyet egy titkos jelszó véd, így ahhoz csak a jelszó ismeretében lehet csatlakozni
• Publikus, zárt hálózat: egy speciális szoftver gondoskodik arról, hogy a hálózatot csak egy kód ismeretében, korlátozott ideig lehessen használni. Ezt a formát rendszerint éttermek, kávézók használják, ahol az internet elérés fogyasztáshoz van kötve
• Publikus, részlegesen zárt hálózat: átmeneti típus a nyílt, és egyben publikus hálózatok, illetve a privát hálózatok közt. Két főbb típusa különböztethető meg így a hozzáférési pont számára elérhető sávszélesség bizonyos, akár igen elenyésző hányadának nyílt, és publikussá tett formája, illetve egy szélesebb kör számára elérhető, publikus, azonban zárt hálózat ismeretes. Céljuk, hogy az internet kapcsolatot ingyenesen használók ne élhessenek vissza, és aránytalanul leterhelhessék az adott wi-fi-pontot üzemeltető hálózatát annak terhére. Jelenleg az első, a privát hálózatok és a nyílt hozzáférésű, publikus hálózatok kivitelezése igen körülményes egyszerű felhasználók számára, míg utóbbi hálózatok nem hozzáférhetők mindenki számára, minthogy azokat csak a jelszót ismerő személy, vagy személyek csoportja képes elérni. Ilyen megoldás a Skype, illetve a Google érdekeltségi körébe tartozó FON által kínált olyan wi-fi routerek, melyek az ilyen termékkel rendelkezők számára egymás között elérhetővé teszik az ilyen routereken keresztül megosztott wi-fi hálózatok bizonyos részét, amit egy felhasználói névvel, illetve jelszóval rendelkező - szintén e közösség tagságával bíró személyek - csatlakozhatnak a világ számos különböző pontján elérhető ilyen típusú hálózatok összeséhez. Ezek sávszélességét a tulajdonos határozza meg, egy a közösség tagjai számára részlegesen megosztott 1,5 Mb/s sávszélességű internet kapcsolat 10%-a elegendő, hogy valósidejű, kétoldalú hanghívást bonyolítsunk különböző VoIP-klienseken (Voice Over Internet Protocol) keresztül, mint amilyen a Skype, vagy a Windows Live Messenger.
• Kereskedelmi HotSpot szolgáltatás: a vezeték nélküli hálózat csak díjfizetés ellenében, korlátozott ideig használható

3. Vezetéknélküli hálózatok titkosítási szabványai

Wired Equivalent Privacy

A WEP (magyarul kb. a vezetékessel egyenértékű titkosság) volt az első ilyen jellegű szabvány. Létezik 64, 128, 256 és 512 bites változata is. Legelterjedtebb a 64 és a 128 bites WEP.

Nagyon sok oldal tanúskodik arról, hogy még jól beállított eszközök használata mellett is a titkosításhoz használt kulcs hamar (4-5 perc alatt) megfejthető. A WEP titkosítás ugyan védelmet nyújthat az alkalmi próbálkozók ellen, de hamis biztonságérzetet ad, hiszen ingyenes, bárki számára hozzáférhető eszközökkel – mint például az aircrack-ng programcsomag – megfelelő jelerősség esetén nagyon egyszerűen visszafejthető a WEP kulcs. 64bites kulcsot 25 000, 128bites kulcsot 100 000 csomaggal már nagy valószínűséggel lehet törni (A PTW eljárás segítségével, ami az aircrack része). A titkosított csomagok lehallgatása után az aircrack-ng másodpercek alatt megtalálja a használt kulcsot. A szükséges csomagok akkor is kikényszeríthetőek, ha senki se kapcsolódik a hálózatra vezeték nélkül!

Ha eszközünk támogatja a WPA-t, akkor inkább használjuk azt, mert a WEP nyilvánvalóan gyengébb biztonságot nyújt a WPA-hoz képest. Ha a WPA-t nem támogatja eszközünk, akkor lehetőleg minden nap cseréljünk WEP kulcsot, de legalábbis olyan gyakran, ahogy csak tehetjük.

Ezek mellett általánosan ajánlott a hálózati kártyák fizikai címét (MAC) szűrni.

Wi-Fi Protected Access

A WPA (magyarul kb. Wi-Fi védett hozzáférés) egy 2003 óta élő titkosítási szabvány, ma már szinte minden eszköz támogatja – erősen ajánlott használni a WEP helyett. A WPA a TKIP nevű RC4 alapú titkosító algoritmust használja az adatok titkosítására. A TKIP fő előnye, hogy a beállított idő vagy forgalmazott adatmennyiség után új kulcsot generál.

Meg kell jegyezni, hogy igazi biztonságot a WPA is csak akkor nyújt, ha kellően hosszú és összetett jelszót használunk, amivel elkerülhetjük a brute force-támadásokat, illetve a szótár alapú támadásokat.

IEEE 802.11i-2004

Az IEEE 802.11i-2004 vagy Wi-Fi Protected Access 2, WPA2 (magyarul kb. Wi-Fi védett hozzáférés 2. generációja) egy manapság egyre jobban terjedő titkosítási forma biztonságos, de sajnos még kicsi a támogatottsága, illetve egyelőre kompatibilitási problémák is vannak vele.

4. Érdekesség

A Wi-Fi-vel elért eddigi legnagyobb hatótávolság 97 km, melyet a router kommunikációs szabályainak átprogramozásával értek el, 6,5 Mbps adatátviteli sebesség mellett. Ezen távolság felett már negatívan befolyásolja a Föld görbülete az adatátvitelt.

A nyugvó elektromos töltések villamos teret, az állandó sebességgel, egy irányban haladó töltések (= egyenáram) mágneses teret hoznak létre. A gyorsuló (sebességük nagyságát ill. irányát változtató) töltések (= váltakozóáram) pedig elektromágneses teret létesítenek, azaz olyan teret, amelynek villamos és mágneses komponense is van.

Ha a kondenzátor lemezeit egymástól eltávolítjuk, nyitott rezgőkör jön létre, amely szintén rezgőképes, de az erővonalak a rezgőkörből kiléphetnek, és mint elektromágneses hullámok, (vákuumban vagy a levegőben) közel a fény sebességével terjednek, elektromágneses sugárzást hozva létre.

A nyitott rezgőkört antennának nevezik. Az ábrán látható (ún. dipól) antennáról az elektromágneses hullámok a következő módon szakadnak le:

A kiinduláskor (t=0) az antenna ágai által képzett kondenzátor töltetlen. Ha a kialakuló rezgés periódusideje T, a rezgés következő fázisában (t₁ < T/4) a felső ág pozitív, az alsó ág negatív töltést nyer. A kialakuló villamos erőtér felülről lefelé mutat. A töltés maximális értékét t₂ = T/4 időpontban éri el. Ez után a töltés csökkenni kezd (t₃ > T/4), a kialakuló erővonalak összehúzódnak. A töltés megszűnésekor (t₄ = T/2) az erővonalak kapcsolata az antennával megszűnik, önálló zárt kört alkotnak. Amikor pedig t₅ > T/2 időpontban megkezdődik az antenna ágainak ellenkező polaritású töltődése, a keletkező erőtér a leszakadt erőtereket eltaszítja, és azok a fény sebességével távolodnak.

A villamos erőtérrel egyidejűleg mágneses erőtér is kialakul, amely ugyanúgy változik és hagyja el az antennát, de síkja merőleges a villamos erőtér síkjára. Így a kisugárzott elektromágneses hullám egymáshoz kapcsolt, egymásra merőleges villamos és mágneses erőtérből áll.

Az elektromágneses hullám erősségét a villamos összetevő térerősségével (E, mértékegysége: V/m, a gyakorlatban ennek törtrészei: a mV/m vagy μV/m is használatosak) szokták jellemezni. Kimutatható, hogy egy pontban az elektromágneses hullám térerőssége fordítottan arányos a sugárzótól mért távolsággal, és arányos a kisugárzott teljesítmény négyzetgyökével.

A kisugárzott elektromágneses hullámok polarizációja megállapodás szerint a kisugárzott elektromágneses rezgés villamos erőterének a síkja. A polarizáció síkjának azért van jelentősége, mert a vevőantennában (mint rezonáns rezgőkörben) a maximális energia akkor keletkezik, amikor az antenna polarizációs síkja megegyezik a vett jel polarizációjával.

Megjegyzés: A polarizációs sík a terjedés során megváltozhat. Pl. a rövidhullámú, térhullámokkal létesített összeköttetések során rendszerint ez a helyzet, így rövidhullámú antenna esetén nincs jelentősége, hogy milyen annak a polarizációja. A szokásos (pont-pont közötti) ultrarövidhullámú összeköttetéskor azonban a polarizációs sík nem fordul el, ezért fontos, hogy az adó- és vevőantenna polarizációs síkja azonos legyen.

Az elektromágneses spektrum, benne a rádióhullámok tartományával

Rádióhullámnak nevezzük az elektromágneses sugárzásnak azt a részét, melynek frekvenciája 3 Hz-nél nagyobb és 300 GHz-nél kisebb.

A rádióhullámok felosztása

Nagyon hosszú hullámok: 20 000...10 000 m= =15...30 kHz;
Hosszúhullámok: 10 000...1000 m =30...300 kHz;

Középhullámok (KH): 1000... 200 m = 300...1500 kHz;
Átmeneti hullámok: 200...100m=1,5...3 MHz;
Rövidhullámok (RH):100...10 m=1,5...30 MHz;

Ultrarövidhullámok (URH):10. ..1 m = 30.. . 300 MHz;
Deciméteres hullámok ( Mikrohullám): 1...0,1 m=300... 3000 MHz;
Centiméteres hullámok (Mikrohullám): 10...1 cm=3...30 GHz;
Milliméteres hullámok (Mikrohullám): 1 cm alatt =30 GHz fölött.

A Rádióhullám Felfedezése

A 19. században az emberek azt gondolták, hogy az elektromosság, a mágnesség és a fény három különböző, egymástól független dolog. James Clerk Maxwell azonban felfedezte, hogy ez ugyanannak az elektromágneses sugárzásnak a három különböző megnyilvánulása. Ez egy meglepő felfedezés volt, sokak szerint a 19. századi fizika legnagyobb felfedezése. Maxwell ugyanazt tette az elektromágneses sugárzással, amit Newton a gravitációval: a tudomány kezébe használható eszközt adott a jelenség mennyiségi leírására.

Maxwell figyelme 1860-ban Michael Faraday elektromos kísérletei felé fordult. Faraday ekkor fedezte fel az elektromos motor lényegét: egy mágneses térben forgó fémlemez elektromos áramot hoz létre, és a változó elektromos áram megváltoztatja a mágneses teret - ez pedig végső soron mozgást hozhat létre.

Maxwell elhatározta, hogy matematikailag felfedezi és leírja a kapcsolatot az elektromosság és a mágnesség között.

Ahogy Maxwell a matematikai összefüggéseket kutatta az elektromosság és a mágnesség között, kísérleteket dolgozott ki, amikkel vizsgálni és bizonyítani lehetett az elméleti eredményeit.

1864-re négy egyszerű összefüggést állapított meg, amik leírták az elektromos és mágneses terek viselkedését és kölcsönhatásukat. Oszcilláló (változó) elektromos terek mágneses teret hoztak létre, és ugyanígy a változó mágneses terek elektromos teret hoztak létre. Az energia e két formája szorosan összekapcsolódott. Maxwell rájött, hogy az energiának ezek csupán különböző megjelenési formái, ezért ezt elektromágneses energiának nevezte el.

Amikor 1864-ben először jelentette meg egyenleteit és felfedezései leírását, a fizikusok azonnal felismerték a négy egyenlet hihetetlen értékét és jelentőségét.

Maxwell tovább dolgozott a négy egyenlettel, felismerte, hogy ha az elektromos tér elegendően gyorsan változik, a keletkező elektromágneses hullámok képesek arra, hogy elektromos vezeték nélkül, az üres térben is terjedjenek. Ez volt az első megsejtése a rádióhullámoknak. Kiszámolta a terjedési sebességet is, és ez jó egyezést mutatott az akkoriban már ismert fénysebesség értékével. Maxwell ebből arra következtetett, hogy a fény is valójában elektromágneses hullám. Mivel az elektromosan töltött részecskék elvileg bármilyen frekvenciával rezeghetnek, Maxwell megállapította, hogy a fény csupán egy apró szelete a hatalmas és folytonos elektromágneses spektrumnak.

Maxwell előre megsejtette azt is, hogy az elektromágneses spektrum további részeit is fel fogják fedezni. Ez alapján már nem meglepő, hogy 1896-ban Wilhelm Röntgen felfedezte a később róla elnevezett röntgensugarakat.

Nyolc évvel korábban, 1888-ban Heinrich Hertz Maxwell egyenletei és leírása alapján kísérletezni kezdett azzal, hogy vajon az elektromágneses hullámok képesek-e a térben terjedni, elektromos vezeték nélkül. A kísérletet könnyedén véghezvitte és ez alatt létrehozta és érzékelte az első mesterségesen létrehozott rádióhullámokat.

Rádióhullám adása és vétele

Rádióhullám kisugárzásához és vételéhez megfelelően méretezett antennára és egy hozzá kapcsolódó elektromos rezgőkörre van szükség.

A rádióhullám tulajdonságai

A rádióhullám a fényhez hasonlóan a különböző közegek határán visszaverődik, megtörik vagy elnyelődik. Viselkedése a rádióhullám frekvenciájától és az adott közeg tulajdonságaitól függ. A hullámhosszánál kisebb méretű tárgy nem akadályozza a terjedését, azonban a hullámhosszal összemérhető vagy annál nagyobb tárgyról a rádióhullámok visszaverődnek, illetve szóródnak (ezen alapul például a radar működése).

A különböző frekvenciájú rádióhullámok különbözőképpen viselkednek a Föld környezetében. A rádióhullámok nagyobb frekvenciájú tartománya áthalad a Föld atmoszféráján és a világűr felé távozik. A kisebb frekvenciájú rádióhullámok vissza tudnak verődni az ionoszféráról, ami számukra visszaverő felületként viselkedik.

A Rádióhullám Alkalmazásai

A rádióhullámok alkalmazása rendkívül széleskörű, a teljesség igénye nélkül néhány példa: radar, mikrohullámú sütő, rádió- és tv-adás, mobiltelefon, műholdas kommunikáció, Wi-Fi, GPS.

Ezen kívül van orvosi alkalmazása is (pl. rövidhullámú kezelés).

Alkalmazási területei közé tartozik a rádiócsillagászat és a földön kívüli élet kutatása is.

Érdekesség

• Rádióhullámok nem csak mesterséges úton keletkezhetnek, hanem elsősorban csillagászati folyamatok által, ezeket természetes eredetű rádiósugárzásnak nevezzük. Ilyen sugárforrás a mi Napunk is, ami nem csak fényt és meleget, hanem emellett rádióhullámokat, UV-fényt, röntgen- és gammasugarakat is kibocsát.
• A Földön a villámlás hoz létre rádióhullámokat, ezt a tényt manapság a meteorológia is felhasználja a viharfelhők észleléséhez.



Nagy, szabályos napfolt a holland nyitott szerkezetű teleszkóp (DOT, La Palma, Kanári-szk.) felvételén.
A jobb sarokban összehasonlításképpen a Föld mérete

A napfolt környezeténél sötétebb terület a Nap fotoszférájában.

Foltokat már az első távcsöves csillagászati megfigyelések évében, 1610-ben is látott a Napon Galilei, Fabricius, Hevelius és Harriot. A nagyobb napfoltok két részre bonthatók: a belső, sötétebb rész az umbra, a külső, félsötét, sugaras szerkezetű rész a penumbra. A penumbra nélküli napfoltok neve pórus.

A napfoltok alakja többnyire körszerű, de gyakoriak a szabálytalan alakú és szerkezetű foltok is. Méretük 1,5 megamétertől mintegy 100 Mm-ig terjedhet. Egy nagyobb napfolt átmérője tipikusan kb. a Földével egyezik meg. A pórusok mérete nem haladja meg a 7 Mm-t, míg a penumbrával is rendelkező foltok legalább 3,5 Mm átmérőjűek. A 3,5 és 7 Mm közötti tartományban a penumbra megléte függ a folt előéletétől: a fiatal, növekvő foltok jellemzően csak a 7 Mm körüli méretet elérve fejlesztenek penumbrát, míg az idős, zsugorodó foltok sokáig megőrzik azt.

A napfoltban a hőmérséklet közel 2000 °C-kal alacsonyabb a napfolton kívüli, nyugodt napfelszín 5700 K-es hőmérsékleténél, ezért a foltból érkező hőmérsékleti sugárzás intenzitása csupán negyede a nyugodt napfelszínének. A foltot ezért látjuk sötétnek, bár valójában ezek a területek is vakítóan fényesek.

A napfolttevékenység mérőszámai

A Nap foltokkal való fedettségének jellemzésére alkalmas pl. a napfoltok (MSH-ban megadott) összterülete. Ennek mérését azonban nehezíti, hogy a napkorong pereménél a Wilson-effektus miatt nehéz a területet becsülni; emellett a fényképezés előtti (közel három évszázadot átfogó) távcsöves megfigyelések esetében ilyen adatokkal alig-alig rendelkezünk.

Ezért a napfolttevékenység legáltalánosabban használt mérőszáma inkább a Wolf zürichi csillagász által 1848-ban bevezetett napfolt-relatívszám:

R = k (10g+f)

ahol g a foltcsoportok, f pedig az egyes foltok száma. Wolf a k = 1 értéket használta, mivel azonban más távcsövekkel a látható napfoltok száma eltér attól, amit Wolf zürichi távcsövével láthatott, általában szükség van a k korrekciós tényezőre is. A napfolt-relatívszám hivatalos meghatározása ma a brüsszeli Belga Királyi Obszervatórium feladata.

A napfolt-relatívszám változásában tükröződik a 11 éves aktivitási ciklusa, amire először Schwabe figyelt fel 1844-ben. 2001-ben napfoltmaximum, 2007-2008-ban napfoltminimum volt.

Napfolt a napkorong peremén a Hinode űrobszervatórium Hα-felvételén.
A folt fölötti szálak jól kirajzolják a mágneses tér szerkezetét

Mágneses tér

Mint azt a Zeeman-effektus alapján Hale már 1908-ban kimutatta, a napfoltokban erős mágneses tér van jelen. A mágneses térerősség a foltok közepén mintegy 2500-3000 G. (Értéke csak kevéssé függ a folt méretétől.) A folt szélén ez az érték 1500 G-ra csökken. A mágneses erővonalak a folt közepén függőleges irányúak, a széle felé kifelé dőlnek.

Szabályos alakú napfoltokban tér erőssége és a függőlegessel bezárt θ szöge a folt középpontjától mért r távolság függvényében az alábbi formulákkal közelíthető (R a folt sugara):

A foltokban a mágneses fluxus 10²⁰Mx és 3x10²² Mx (10¹²Wb és 3x10¹⁴ Wb) között mozog.

A napfoltjelenség magyarázata

A napfolt alacsonyabb hőmérséklete is a mágneses tér hatásával magyarázható, mivel a mágneses erővonalcsövekben (fluxuscsövekben) az erős mágneses tér meggátolja a Napban termelődő energia konvektív áramlások révén történő kiszállítását. (A konvektív áramlásokhoz szükséges körforgás ui. a befagyás tétele miatt nem jöhet létre.) Ennek következtében a csőben a gáz lehűl.

A lehűlt gáz továbbá összezsugorodik, ezért a csőben a Nap felszíne a környezethez képest mélyebbre kerül. A napfolt tehát voltaképpen egy hideg „gödör” a Nap felszínén. Ezt már 1774-ben észrevette Wilson skót csillagász abból, hogy a Nap forgása miatt a napkorong közepéről a pereme felé haladó foltokban az umbra penumbrabeli helyzete megváltozik (Wilson-effektus).

A penumbra létrejötte elképzelések szerint annak tulajdonítható, hogy a nagyobb foltok pereménél erősen megdőlt mágneses tér nem képes a konvektív áramlásokat teljesen elfojtani, így itt egy speciális, mágnesesen módosult konvekció zajlik. Ennek részletei azonban ma még nem teljesen világosak.

A napfoltok élete

A napfoltok élettartama 1 naptól több hónapig terjedhet. Nagyobb napfoltok esetében 7-10 nap a jellemző. A megfigyelések szerint a napfolt kisebb mágneses elemek, fáklyapontok összeolvadásával alakul ki, és további ilyen elemek, valamint kisebb foltok beolvadásával nő tovább. Ezt a jelenséget általában az ún. "mágneses fa" kép keretében magyarázzák: eszerint a kicsiny mágneses elemek (erővonalkötegek) a felszín alatt összefüggenek, mint egy fa ágai. Ahogyan a fa emelkedik, "ágainak" a felszínnel vett metszéspontjai összeolvadni látszanak.

Ez a növekedési szakasz rendszerint nem tart tovább néhány napnál. Egy maximális terület elérése után a folt ismét zsugorodni kezd, mígnem lassan eltűnik. Ez a bomlási fázis rendszerint jóval hosszabb a növekedésnél.

Összefüggés a napfoltok bomlási üteme és sugara között a debreceni Napfizikai Obszervatórium adatai alapján.
A folytonos görbe a turbulens eróziós modell jóslata.

A foltok bomlása az ún. turbulens erózióval magyarázható, vagyis azzal, hogy a környező granulációs mozgások a mágneses erővonalkötegből kis darabokat "leharapdálnak". A folyamat elméleti modellje (Petrovay & Moreno-Insertis 1997) szerint a területcsökkenés mértéke, vagyis a bomlás üteme az alábbi képlettel adható meg:

Az eróziós folyamat véletlenszerű volta miatt az egyes foltok területcsökkenése gyakran erősen eltér a fenti törvénytől, azonban a törvény érvényesülése statisztikailag kimutatható (Petrovay & van Driel-Gesztelyi 1997).

Finomszerkezet és mozgások

A napfoltok umbrájában olykor mintegy 10 perc élettartamú, 1 Mm körüli méretű kifényesedések láthatók, az ún. umbrapontok (angolul: umbral dots). Ezek feltehetőleg a konvekciónak egy erősen elfojtott formáját képviselik.

A penumbra fényes és sötét szálakra bomlik. Benne, különösen a sötét szálakban, 1–2 km/s sebességű kiáramlás mutatható ki a Doppler-eltolódás alapján: ez az ún. Evershed-áramlás. A sötét szálaknak megfelelő erővonalcsövek a folt szélénél a felszín alá buknak, ezért ott az Evershed-áramlás eltűnik.

A világos szálak a sötéteknél meredekebben emelkednek, és a kromoszférába is felnyúlnak. Kromoszferikus felvételeken (elsősorban a hidrogén H_α vonalának hullámhosszán) a napfoltokat sokkal kiterjedtebb, sugárirányú szálas szerkezet övezi, az ún. szuperpenumbra. Ebben viszont befelé irányuló inverz Evershed-áramlás mutatható ki.

Nagy, szabályos napfoltok bomlásukkor gyakran szabályos szupregranulációs cellát szerveznek maguk köré, vagyis köröttük a fotoszférában lassú kiáramlás tapasztalható. Ebben a gyepűnek (angolul: moat) nevezett cellában a napfolttól távolodó kis mágneses elemek mutathatók ki a magnetográfos felvételeken.

Napfoltcsoportok

A napfoltok rendszerint csoportosan fordulnak elő a Nap aktív vidékein, alacsony (kb. 30-40 fokot nem meghaladó) naprajzi szélességeken. A foltcsoportok osztályozására több rendszer is született.

Napfoltkatalógusok

1874-től 1976-ig a Greenwhichi Obszervatórium évente adta ki a napfoltok hivatalos katalógusát (Greenwich Heliographic Results, GPR). Ezt a feladatot 1977-től a Magyar Tudományos Akadémia Csillagászati Kutatóintézetének debreceni Napfizikai Obszervatóriuma vette át. Az obszervatóriumban két katalógus készül, a greenwichi folytatásának tekinthető DPD (Debrecen Photoheliographic Data), és a minden eddiginél részletesebb DPR (Debrecen Photoheliographic Results).

Irodalom

• Stix M. (2002): The Sun. An introduction. Springer; 2nd ed. ISBN 3-540-20741-4
• Phillips J. H. (1995): Guide to the Sun. Cambridge University Press. ISBN 0-521-39788-X
• Bray R. J. & Loughhead R. E. (1965): Sunspots. Wiley.
• Thomas J. H. & Weiss N. O. (1991): Sunspots: Theory and Observations. Springer.
• Petrovay K. & Moreno-Insertis F. (1997): "Turbulent Erosion of Magnetic Flux Tubes". Astrophys. J. 485, 398-408.
• Petrovay K. & van Driel-Gesztelyi L. (1997). " Making Sense of Sunspot Decay, I: Parabolic Decay Law and Gnevyshev-Waldmeier Relation ". Solar Phys. 176, 249-266.

Külső hivatkozások

• Debreceni Napfizikai Obszervatórium - Napfoltkatalógusok
• Belga Királyi Obszervatórium - Solar Influences Data Analysis Center
• Solar Cycle Progression, Presented by the NOAA/Space Environment Center