Nap belső szerkezete
MAG
A Nap belsejében saját tömegéből adódóan nagy nyomás és magas hőmérséklet uralkodik, így az anyag ionizált állapotban van. Centrumában a hőmérséklet 14-15 millió K, a sűrűség 155 g/cm3. A Nap sugarának 20%-ig terjed ki, de itt található az égitest tömegének mintegy fele. A Nap belső részében sugárzással terjed az energia, de a nagy anyagsűrűség miatt a fotonok még így is átlagosan egy másodpercenként ütköznek és véletlen irányba szóródnak. Egy fotonnak így 1 millió év nagyságrendű idő szükséges ahhoz, hogy a felszínre jusson – a Napnak ez az átlátszatlansága adja stabilitását.
A magban keletkezett összes sugárzás áthalad a felette levő rétegeken, mielőtt elérné a fotoszférát és kijutna a világűrbe. A rendkívül magas hőmérséklet és nagy sűrűség hatására termonukleáris reakció (magfúzió) jön létre, melynek során minden négy hidrogénatom egyesüléséből egy héliumatom keletkezik, miközben energia szabadul fel. Másodpercenként átlagosan 8,9·1037 hidrogénatom (600 millió tonna hidrogén) egyesül, ami 383·1024 watt teljesítmény felszabadulásával jár.
A termelődő energia 98,5%-át az úgynevezett „p-p lánc”, a fennmaradó 1,5%-ot pedig a CNO-ciklus adja (CNO = szén-nitrogén-oxigén). Ezen reakciók során a tömeg 0,7%-a sugárzássá alakul, amelyet Albert Einstein E = mc² tömeg-energia-ekvivalencia egyenlete ír le.
SUGÁRZÁSI ZÓNA
Körülbelül a sugár 20–70%-a közötti gömbhéjban helyezkedik el a sugárzási zóna. Ez a régió az energiaáramlás módjáról kapta a nevét: ebben a rétegben az anyag még elég sűrű és forró ahhoz, hogy a magban keletkezett energia sugárzás, nem pedig hőáramlás formájában haladjon át rajta (ezt az ionizált formában jelenlévő hidrogén teszi lehetővé).
A hőmérséklet a magtól kifelé haladva folyamatosan csökken, de még így is rendkívül magas, az alsó „zónahatáron” 7 000 000 K, míg a felsőn 2 000 000 K. A sűrűség 20 g/cm³-ről (hozzávetőleg az arannyal megegyező értékről) 0,2 g/cm³ értékre ( a víz sűrűségének ötödére) csökken.
A sugárzási zóna egyik érdekes tulajdonsága, hogy „feltartja” a fotonokat. a fotonok a sűrű sugárzási zónában sorozatos ütközéseken mennek keresztül. Az egy foton által megtehető ún. közepes szabad úthossz, mindössze 2 cm (azaz 2 cm-nyi mozgás után a foton beleütközik egy másik atomba, vagy ionba), amely után a foton visszapattan, szóródik. A foton ide-oda pattogása nyomán átlagosan kb. 1 millió év telik el, mire végül az általa hordozott energia kijut a Napból.
KONVEKCIÓS ZÓNA
A konvekciós zóna a napbelső legkülsőbb tartománya, értelmezéstől függően a sugár 70%-ától kifelé elterülő, a felszín alatti mintegy 200 000 km vastag gömbhéjat jelenti. Ez a réteg már nem elég sűrű és forró ahhoz, hogy az energia sugárzás formájában haladjon át rajta, mivel itt már nem elég magas a hőmérséklet, a gázok csak részlegesen ionizáltak, amelyek így elnyelik a sugárzás egy részét. Az energia hővezérelt anyagáramlások, hatalmas buborékok formájában terjed tovább a napfelszín felé.
Jelenlegi ismereteink szerint legalul találhatók az óriáscellák, melyek átmérője 100 ezer km feletti, majd a 30 ezer km körüli szupergranulák következnek, ezután az 5-10 ezer km-es mezogranulák, végül pedig a granulák 1000 km körüli átlagos mérettel.)
A konvekciós zóna aljáról az anyag kb. 1 hónap alatt ér a Nap felszínére.
Nap légköre
FOTOSZFÉRA
A Nap látható felszíne, a naplégkör legalsó rétege, ahonnan a Nap látható fényének túlnyomó része – több mint 90%-a– származik. Lényegében a csillagunkban termelődött energia ebben a rétegben sugárzódik szét fény formájában. Ez a réteg egy rendkívül vékony (a napbelső és a légkör legvékonyabb egysége), mindössze néhány 4-500 kilométer vastag réteg. A Nap sugarának kevesebb mint egy ezrelékét kitevő vékonyságának köszönhetően a napkorongot éles pereműnek látjuk. Itt 6000 K körüli a hőmérséklet, kb. 0,17 atmoszféra a nyomás és 10-6 g/cm3 a sűrűség.
A Napból áradó hatalmas mennyiségű energia elsősorban közeli ultraibolya, látható és infravörös sugárzás formájában hagyja el a csillagot, de emellett a Nap kisebb mennyiségben mindenféle más sugárzást is kibocsát, a gamma- és röntgensugaraktól egészen a rádióhullámokig. A földi légkör ebből sokat elnyel, csak egy része ér le a felszínre.
KROMOSZFÉRA
A Nap légkörének a fotoszféra fölötti réteg. Nevének jelentése színes gömbréteg, mert a napfogyatkozások során vörös fényben ragyog. Vörös fényét a hidrogénnek köszönheti a normál megfigyelési körülmények között átlátszó réteg. A réteg nem stabil, vastagsága 500–3000 km között változik. A kromoszféra alsó határa a Nap leghidegebb régiója, ahol a hőmérséklet 4500 kelvinre csökken. A kromoszférában azonban a hőmérséklet felfelé haladva ismét növekedésnek indul, és a réteg nagy részében 6–7000 K között mozog. A kromoszféra felső részén ahőmérséklet meredeken emelkedni kezd, 20 000 K hőmérsékletű.
ÁTMENETI RÉTEG
A naplégkörnek a még „hideg” kromoszféra és a rendkívül forró napkorona között elhelyezkedő része. Ez a tartomány rendkívül vékony, mindössze néhány száz kilométer széles és itt játszódik le a hőmérséklet 20 000 K-ről a millió kelvines tartományokba történő ugrásszerű növekedése. TRACE (Transition Region and Coronal Explorer) amerikai űrobszervatórium felvételei megmutatták – az átmeneti tartomány túlnyomó része nem egy réteg, hanem egy igen bonyolult, térben és időben változó finom struktúra, amely az egész napkoronát áthatja.
NAPKORONA
A Nap légkörének ritka és kiterjedt legkülső része. A hőmérséklet tipikus értéke 1–2 millió K, a sűrűségé 109 részecske/cm³. A korona sokkal kiterjedtebb, mint a Nap maga; 17 millió kilométeres távolságig mutatható ki a jelenléte. Éles külső határa nincsen.
A belső korona kb. 2 napsugárnyira terjed ki a Nap felszínétől, itt a maximális hőmérséklet 1,5 millió K. A külső koronában 1 millió K körüli a hőmérséklet, ennek határát gyakorlatilag nem lehet meghúzni, ugyanis folyamatosan megy át a ritka bolygóközi térbe. A kromoszféra és a korona magas hőmérsékletéért a fotoszféra vad jelenségei a felelősek. A korona szálas szerkezetet mutat, napfoltmaximumkor közel gömbszerű, napfoltminimumkor a pólusoknál belapul, ekkor látványosabb.
HELIOSZFÉRA
A helioszféra nem tekinthető a naplégkör részének, ám bizonyos szempontból mégis az: a napkoronán túl elterülő térrészt a Napból származó és folyamatosan pótlódó részecskék töltik ki.
Fizikai szempontból tehát a Nap anyaga egész a Naprendszer gázdinamikai határáig, a heliopauzáig tart. A helioszféra tehát a napkorona és a heliopauza közötti térrészt, azaz a bolygóközi teret jelenti.
A heliopauza hozzávetőleg 100 CsE távolságban van, így a helioszféra egy ilyen méretű buborékot jelent, amelyet a Nap anyaga és gravitációs, mágneses, elektromágneses sugárzási hatásai uralnak. Ez a méret, a buborék alakjával együtt folyamatosan változik. A „buborék fala” nem más, mint a napszél és a külső csillagszelek erejének kiegyenlítődését kirajzoló vékony gömbhéj, a lökéshullámfront. A heliopauza határát elérteés el is hagyta a Voyager–1 szonda, majd később a Voyager–2 is.