Zerinváry Szilárd: Szabad nitrogén és sarki fény a Vénuszon

Tudott dolog, hogy a sarki fény naphatás. A sarki fény eredetére vonatkozólag jelenleg általában a korpuszkuláris elmélet látszik a legelfogadhatóbbnak. Ezt az elméletet több kutató (Birkeland, Störmer, Vegard, Chapman, Ferraro, Alfvén stb.) dolgozta ki, illetve fejlesztette tovább. Az elmélet lényege egészen röviden az, hogy a Napból előtörő korpuszkulák a Föld felső légkörébe jutva sűrűn ütköznek a gázmolekulákkal és ilyen módon világításra gerjesztik azokat.

Mindezideig saját bolygónk volt a Naprendszer egyedüli objektuma, amelynek a légkörben sarki fény jelensége szemmel láthatóan megnyilvánult. A csillagászok azonban már régóta hangoztatják, hogy ez a szép jelenség más bolygók légkörében is létrejöhet. Nemrégiben azután híre érkezett annak, hogy a Vénusz légkörében közvetett és közvetlen úton egyaránt sikerült a sarki fényt kimutatni.

Ennek a felfedezésnek érdekesek az előzményei. A csillagászok megfontolása alapján előrelátható volt, hogy először a Naptól aránylag kisebb távolságra levő bolygók valamelyikén fogjuk a sarki fényt felfedezni. Ennek két oka van. Először is figyelembe kell vennünk, hogy maga a Föld is a belső bolygók közé tartozik és ezért a Naptól és a Földtől egyaránt nagy távolságra lévő külső bolygók légkörének vizsgálata jóval nehezebb, mint például a Mars, vagy a Vénusz vizsgálata. Figyelembe kell vennünk azonban azt is, hogy a korpuszkulák koncentrációja a Naptól mért távolság növekedésével párhuzamosan csökken. A távoli óriásbolygók légkörében tehát a jelenségnek elvileg egyre csökkenő intenzitással kell jelentkeznie.

A Vénusz légkörének összetételéről ez ideig aránylag keveset tudunk. Mindössze azt tudjuk biztosan Adams és Dunbam 1932. évi vizsgálatai óta, hogy a bolygó légkörében nagy mennyiségű széndioxid (CO2) található. A két kutatónak a széndioxidot erős abszorpciós sáv jelentkezése révén sikerült kimutatnia. Az azóta lefolyt vizsgálatok során mind ez ideig még nem sikerült vízpárát, szabad hidrogént és oxigént kimutatni a Vénuszon. Az utóbbi években Barabasev és Ezerszkij szovjet kutatók arra az álláspontra helyezkedtek, hogy a bolygó légkörében nagy mennyiségű poranyag van, ami jól összeegyeztethető a vízpára hiányával. Ez azonban csak feltevés.

A mondottakon kívül komoly problémát jelentett napjainkig a kutatók számára az a kérdés, hogy van-e szabad nitrogén a bolygó légkörében. Az ez irányú kutatások hosszú időn keresztül teljesen eredménytelenek voltak.

1954-ben azonban fordulópont következett be ezen a téren. Ebben az évben N. A. Kozirevnek sikerült kimutatnia a Vénusz éjszakai félgömbjéről készített spektrogramon a szabad nitrogén emissziós színképvonalait. Kozirev ezt a spektrogramot a krími asztrofizikai obszervatórium 50 hüvelykes (122 cm) reflektorának a segítségével készítette.

Mindez azért fontos, mert Kozirevnek éppen azokat a színképvonalakat sikerült kimutatnia, amelyek igen jellemzőek a bolygónk felső légkörében feltűnő sarki fény spektrumára.

Kozirev felfedezése két szempontból jelentős. Mindenekelőtt ez volt az első eset, hogy minden kétséget kizáró módon sikerült észlelni a hosszú időn keresztül kutatott szabad nitrogént a Vénusz légkörében. Nem kevésbé fontos azonban a felfedezés abból a szempontból is, hogy ilyen módon valószínűvé vált, miszerint a Vénusz légkörében is létrejön a sarki fény. Kozirev határozottan leszögezte, hogy az említett emissziós nitrogénvonalakat a Vénusz légkörében felvillanó sarki fény kétségtelen bizonyítékának tekinti. Megerősítette őt ebben a meggyőződésében az is, hogy a Vénusz emissziós nitrogénvonalai körülbelül 50-szer intenzívebbeknek mutatkoznak, mint a földi sarki fény színképében feltűnő nitrogén vonalak. Ettől eltekintve megállapíthatjuk, hogy Kozirev színképfelvétele még mindig nem szolgáltatott közvetlen bizonyítékot a Vénusz sarki fényére vonatkozólag.

Közben érdekes híradás érkezett Hollandiából. Houtgast holland csillagásznak ugyanis sikerült kimutatnia a Vénusz mágnesességét. Houtgast ugyanis 1848-ig visszamenőleg vizsgálta a földmágneses elemek értékalakulásának a menetét. Feltűnt neki, hogy a Vénusz alsó együttállása idejében (amikor a Vénusz a Nap és a Föld között tartózkodik) mindig mágneses „nyugalom” uralkodott az elmúlt több mint száz év folyamán a Földön. Houtgast ezt azzal magyarázta, hogy a Vénusz erős mágnese tere ilyenkor eltéríti a Napból és a Föld felé tartó elektromos töltésű részecskéket. Számításokat végzett a Vénusz mágneses térerősségére vonatkozólag is és azt az eredményt kapta, hogy a Vénusz mágneses tere legalább kétszer olyan erős, mint a Földé.

Houtgast eredményei újabb közvetett bizonyítékokat szolgáltattak a Vénuszon feltűnő sarki fényre vonatkozólag. Tudjuk ugyanis, hogy a Föld mágneses tere jelentős szerepet tölt be a sarki fény létrejöttében. A Napból érkező korpuszkulák ugyanis bolygónk mágneses erővonalait követve „gyülekeznek” a két mágneses sark térségében. Ezek szerint a mágnesség, illetve a mágneses erővonalak megléte ugyancsak a sarki fény létrejöttének egyik kritériuma.

Eközben – Kozirevvel és Houtgasttal egyidejűleg – ugyanezt a kérdést vizsgálták Post és Tombaugh amerikai csillagászok is. Ők vörös színszűrőn keresztül végzett vizuális megfigyeléseik közben közvetlenül is észlelték a Vénusz éjszakai félgömbjén a sarki fényt. Ez az első eset a csillagászat történetében, hogy ezt az impozáns légköri fényjelenséget egy idegen égitest légkörében is sikerült közvetlenül észlelni. Minden valószínűség szerint a Vénuszon sokkal intenzívebb a sarki fény, mint a Földön, amelynek természetesen az az oka, hogy a Vénusz közelebb van a Naphoz és így ennek a bolygónak a térségében nagyobb a korpuszkulák koncentrációja, mint a Föld térségében.

Ha már a Vénusszal kapcsolatos újabb felfedezésekről beszélünk, meg kell emlékeznünk Kozirevnek egy másik érdekes felfedezéséről is. Az említett kutatónak ugyanis sikerült a Vénusz nappali félgömbjéről készített spektrum ibolya tartományában két eddig ismeretlen színképvonalat (λ= 4372, illetve 4120 Ä) felfedeznie. A vonalak eredete ma még meglehetősen tisztázatlan. Kozirev egyébként feltételezi, hogy ezek a sávok két-, illetve több atomos molekuláktól származnak. Említésre méltó, hogy ezeket a vonalakat a Mars és a Jupiter színképében eddig még nem sikerült kimutatni. Annál érdekesebb viszont, hogy a Föld légkörében már jelentkeztek ezek a színképsávok. Ugyancsak Kozirev volt az, aki a 4372 és 4120 Ä hullámhosszúságú színképvonalakat bolygónk légkörében kimutatta. Kozirev érdekes eljárással dolgozott. Színképfelvételeket készített a zenitpontról és annak közvetlen környékéről a Nap különböző horizont feletti magasságai mellett. Ezeket a felvételeket kiegészítették a Vegáról (α Lyrae) készített felvételek. Kozirev ugyanis a Vegáról különböző horizontfeletti magasságok idejében készített spektrogramokat. Ilyen összehasonlító vizsgálatok révén megállapította, hogy az ismeretlen anyag körülbelül 10 km magasan a tengerszint felett helyezkedik el meglehetősen vékony réteg alakjában. Annyi máris megállapítható, hogy ebből az egyelőre ismeretlen anyagból a Vénuszon több van (Kozirev becslése szerint körülbelül 6-10-szer több) mint a Föld légkörében.

 

A Csillagok Világa 1956/2. számában megjelent írás másodközlése. A Zerinváry család hozzájárulásával. A cikket eredeti helyesírással közöljük.