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光从太阳中心到达太阳表面要多久?答案完全出人意料!

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你可能知道,光只要8分钟就能从太阳表面抵达地球,那你觉得光从太阳中心到达太阳表面要多久呢?数秒钟吗?还是最多一分钟?奇特的是,答案竟然是好几万年。
原因在于,太阳深处的核融合反应产生了光子,当光子往外面行进的时候,他们和物质交互作用,并失去能量,成为波长更长的光。他们一开始在核中是伽马射线,但在接近表面的时候,他们就变成了X光,紫外线,或可见光。然而,这样的旅程并不简单,也非直接,刚诞生的时候,每个光子都以每秒三十万公里前进,直到与一个质子相撞,使它改往另一个方向。好像一个子弹,在它撞到的带电粒子间弹跳“光子在随机碰撞过程中,能够离开太阳中心多远”这个问题叫做“随机漫步问题”。

答案可以用这个公式求出,距离=步伐大小×【(步数)开根号】,所以如果你在你家大门随机漫步,每秒踏一公尺,你得走一百万步,走十一天,才会离家一公里。那么,从核中出来的光子要花多久,才能到达我们这里呢。
我们知道太阳的质量,利用那个数字来计算共有多少个质子。我们先假设太阳中的质子是平均分布的,使得质子之间的平均距离为1埃。要从中心漫步69万公里到太阳表面,要走3.9×10^37步,算出来需时四千亿年,这不可能正确。太阳也只有46亿岁,究竟是哪里出了问题?
两件事,太阳的密度并不均匀,光子也不是每个质子都会撞到。实际上,光子的能量除了会在旅程中改变,还决定了光子与质子作用的可能性。在密度的问题上,我们的模型中,太阳有个高温的核心,也就是核融合发生之后,包围在外面的,是辐射层。接着是延续到表面的对流程,和中的物质比铅密度还高很多,而靠近表面的热电浆密度,则小了一百万倍,而两者之间的密度则是连续变化。接下来是光子能量变质的关联,对于一个能量较小的光子,质子就非常巨大,让光子乱弹概率就比较大。至于高能量的光子,就变成相反,质子则显得很小。

和离开太阳的时候比,光子一开始的能量很高。现在当我们使用电脑,及精密的太阳内部结构模型,来计算随机漫步问题,并考虑这些改变的因素,得到的结果是十七万年。未来对太阳的新发现,可能会使结果更精确,但现在,我们最多的了解,今天照到你的光,花了17万年在太阳中弹来弹去,直到到达太阳表面。在加上太空中短短的八分钟,换个说法,那个光子在两个冰河期之前就开始了它的旅途。大概是人类刚开始穿衣服的时候。


IP属地:江苏1楼2016-09-26 21:54回复
    真是奇妙


    来自Android客户端2楼2016-10-05 23:04
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      那也就是说一颗离我们50光年的恒星发出的光其实不是五十年前的,而是几十万年前的?是所有恒星都会这样吗?是恒星越大漫步的距离就越大,所需时间就更久吗?


      IP属地:浙江来自Android客户端3楼2017-05-06 22:02
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        IP属地:广东4楼2017-07-23 13:40
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          厉害了我还是信佛信道吧 👏🏼🙏🏼🙆🏼♂️


          来自iPhone客户端5楼2018-06-24 00:39
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