2017. december 16. szombat
Tanulmányok

OMSZ: 2015. március 23. 15:14

A napsugárzás változása Budapesten a napfogyatkozás alatt

Hazánkban részleges napfogyatkozást figyelhettünk meg 2015. március 20-án. Hazánkból nézve a maximális fedéskor kb. 60 százalékos volt napfogyatkozás, azaz a napkorongnak közel 60 százalékát fedte el a Hold.
A földfelszínen mért napsugárzási komponensek napfogyatkozás alatti változása nem tartogat nagy meglepetéseket. Elég pontosan meg lehet számítással becsülni, hogy a különböző komponensek hogy fognak változni egy napfogyatkozás alatt. Mégis érdekes a változások kiértékelése zavartalan körülmények közötti, azaz teljesen derült égbolt esetén, mert a változás függ a légkör aktuális napsugárzás átbocsátási viszonyaitól.

4. ábra

Tóth Zoltán, Nagy Zoltán

A földfelszíni sugárzási egyenleg komponenseinek budapesti változását mutatjuk be, és elemezzük röviden, mivel az Országos Meteorológiai Szolgálat csak ezen az egy helyen méri az egyenleg minden egyes rövidhullámú és hosszúhullámú komponensét.

Az 1. és 2. ábrán láthatjuk a Budapesten mért széles spektrumtartományú napsugárzási mennyiségek változását a napfogyatkozás időszakában 8:30 és 12:20 között. Az 1. ábrán a rövidhullámú mennyiségek (direktsugárzás, diffúz (szórt) sugárzás, globálsugárzás) változását figyelhetjük meg, a 2. ábrán pedig a hosszúhullámú (infravörös) mennyiségekét (légköri visszasugárzás, földfelszíni kisugárzás). A függőleges tengelyeken a sugárzás erőssége van feltűntetve W/m2 mértékegységben, a vízszintes tengelyeken pedig az idő zónaidőben.

1. ábra

1. ábra
Budapesten mért rövidhullámú mennyiségek (direktsugárzás, diffúz (szórt) sugárzás, globálsugárzás) változása
a napfogyatkozás időszakában 8:30 és 12:20 között

2. ábra
2. ábra

Budapesten mért a hosszúhullámú (infravörös) mennyiségek (légköri visszasugárzás, földfelszíni kisugárzás) változása
a napfogyatkozás időszakában 8:30 és 12:20 között


Az 1. ábrán láthatjuk, hogy a direktsugárzás és a globálsugárzás jelentősen csökkent a jelenség alatt, míg a diffúz sugárzás csak kisebb mértékben. A direktsugárzás csökkenése egészen pontosan megfelel az elméletileg az alapján számított értéknek, hogy egy felület által kibocsátott sugárzás a felület nagyságával arányos, ha a felületen homogén a kibocsátott sugárzás eloszlása. Az ábrából szembetűnő az a tény, hogy a direktsugárzás az utolsó kontaktus (11:59) után is növekedett, holott a Nap ekkor már túl volt a delelésen (11:51). Ennek csak az lehet az oka, hogy növekedett a légkör sugárzásátbocsátó képessége, azaz tisztult a légkör. A sugárzás átbocsátóképességet döntően az adott légoszlopban jelenlévő szennyezőanyag mennyiség és teljes vízgőztartalom határozza meg. Ez esetben a vízgőztartalom okozhatta ezt a változást, ugyanis méréseink szerint a relatív nedvesség a fogyatkozás időszaka alatt és utána is egészen estig jelentősen csökkent, tehát várhatóan a teljes légoszlopban vízgőztartalma is hasonlóan változott.

A globálsugárzás változása szükségszerűen hasonló képet mutat, mint a direktsugárzásé, azzal a különbséggel, hogy egy kicsit „késik” a direktsugárzáshoz képest: csökkenése 10 perccel később kezdődik. Ennek így is kell lennie, hiszen a direktsugárzást magából a napkorongból érkező fotonok alkotják, és amint egy kicsit kitakar belőle a Hold, máris egy picivel kisebb felület fog sugározni felénk a fentebb elmondottak értelmében. A globálsugárzásban ugyanakkor a diffúz sugárzás is benne van, ami nem „irányított” sugárzás, hanem a légköri molekulákon és aeroszol részecskéken történő egyszeresen, vagy többszörösen szórt fotonokból áll. Ennélfogva több irányból is érkezik a detektorba, azaz egy kis kitakarás a napkorongból még nem fogja érzékelhető mértékben befolyásolni.

A diffúz sugárzás valamivel nagyobb százalékban csökkent, míg az előbb tárgyalt két napsugárzási komponens. Ez nem is meglepő, hiszen a kitakaráskor a teljes légoszlopba jóval kevesebb „szórni való” foton jut.

A 2. ábrán megfigyelhetjük, hogy a légköri visszasugárzás (a légkör hosszúhullámú lefelé sugárzása) gyakorlatilag változatlan volt, ugyanakkor a földfelszín kisugárzása csökkent a jelenség alatt. A testek teljes kisugárzása a Stefan-Boltzmann törvény értelmében a hőmérsékletüktől függ. Mivel a földfelszín hőmérséklete csökkent a fogyatkozás alatt, szükségszerűen kisugárzásának is csökkennie kellett.

Jól láthatjuk ezek alapján, hogy már egy alig 60 százalékos részleges napfogyatkozás is számottevően meg tudja változtatni a sugárzási viszonyokat. Budapesten szerencsére végig derült volt az égbolt, így szabad szemmel is érzékelhető volt a sugárzási viszonyok változása: a jelentősebb kitakarás időszaka alatt határozottan „bágyadtabban” sütött a Nap. Hasonlóak voltak a fényviszonyok ahhoz, mint amikor derült az égbolt, de extrémen sok szennyezőanyagot tartalmaz. Most mégis különbözött a megvilágítás jellege attól, ugyanis a nagyon szennyezett égbolt már inkább fehéres, mint kék, most pedig szép kék égbolt volt fölöttünk.

3. ábra
Szabó Zoltán kollégánk felvételei a márius 20-i napfogyatkozásról

Tanulmányok