Фотон тратит сотни тысяч лет, чтобы выбраться к поверхности Солнца
Скорее всего, вы уже знаете, что луч света тратит чуть больше 8 минут, чтобы добраться от Солнца до Земли. Это удивительная информация, ведь, если с нашей звездой что-то случится, то мы узнаем об этом не мгновенно, а с 8-минутной задержкой. Но вы станете относиться с большим уважением к этому лучу, если узнаете, как долго ему приходится карабкаться от ядра к поверхности.
Источник жизни
К солнечному свету, да и самому светилу, стоит проявить максимальное уважение. Лишь наличие атмосферы и идеальная дистанция от Солнца позволила создать приемлемые условия для жизни. Достаточно приблизиться к Венере или отодвинуться к Марсу, чтобы оказаться в критическом состоянии жары или мороза.
Солнце по своему строению напоминает подобие луковицы с несколькими слоями. Все это активные зоны с ядерными и химическими реакциями. Поэтому крошке фотону приходится преодолеть большой путь, чтобы осветить ваше утро.
Двигаемся от ядра
Внутренняя структура Солнца. Радиационная зона охватывает 0.25-0.7 солнечного радиуса. Температура падает с отдалением от ядра. Здесь она сокращается от 7 млн. К до 2 млн. С плотностью происходит то же самое – от 20 г/см3 до 0.2 г/см3.
Солнечный центр охватывает около 25% звездного радиуса и раскаляется выше 15 млн. К. Высокая сила гравитации формирует сильный уровень давления, который сталкивает атомы водорода в ядерных реакциях синтеза.
Мощные взрывы создают энергетические вспышки высокой мощности. Они еще не напоминают известный нам свет и способны убить. Речь идет о гамма-излучении. Если бы не возникало никаких препятствий, то лучи преодолевали дистанцию к солнечной поверхности за пару секунд. Однако рожденному фотону приходится карабкаться сквозь плотный слой атомов водорода. На это уходит не меньше сотни лет.
Зона лучистого переноса
Солнечное пятно крупным планом
На 45% солнечного радиуса приходится зона лучистого переноса. Плотность материи настолько высокая, что она трансформируется в плазму. Фотоны получают энергию от ядра, преодолевают дистанцию в 1 микрон и поглощаются молекулами газа. Здесь возникает цепная реакция, которая притормаживает весь процесс.
Молекула газа раскаляется, высвобождая уже другой фотон, но при той же длине волны. Фотон снова путешествует на 1 микрон, поглощается молекулой газа, которая раскаляется и продолжает цикл. Это невероятно долгий процесс, на который могут тратиться миллионы лет. Если фотону повезет, то на дорогу сквозь этот слой уйдет в среднем 170 000 лет. Анализ показывает, что цепочка охватывает где-то 10 25 повторных поглощений-выбросов.
Мы в конвективной зоне
Добро пожаловать в наружный солнечный слой. Знаю, путешествие оказалось дольше, чем вы полагали, но и это не конец. Перед вами бурная обстановка, представленная конвекционными потоками, транспортирующими энергию наружу. Их задача – поднять горячий газ на поверхность. В это же время более прохладный материал фотосферы углубляется ниже. Здесь фотон движется быстрее. Однако на всю поездку от ядра к поверхности у него уйдет в среднем 200 000 лет (конечно, если не застряли на миллионный срок).
Постскриптум
Вот так и выходит, что после 200000-летнего путешествия фотон тратит 8 минут, чтобы погибнуть на планете, одарив ее долгожданным светом. Вот вам еще один повод более уважительно относиться к солнечной активности.
Источник
Фотон солнца, путь до Земли
Путь фотона, чрезвычайно долгий путь. Зарождается эта частица света в раскаленном ядре Солнца. Созданный с помощью ядерного синтеза (водород в гелий), гамма-фотон начинает взаимодействовать с другими частицами реакции. При поглощении и последующем излучении фотонов время от времени вместо одного поглощенного фотона появляются два, обладающие меньшей энергией. Таким образом, фотоны во время своего путешествия в глубинах Солнца постепенно дробятся.
Энергия первоначального гамма-фотона распределяется между несколькими сотнями тысяч фотонов света, покидающих поверхность Солнца. Должно пройти сотни тысяч лет прежде, чем раздробленные блуждающие фотоны достигнут поверхности Солнца, в то время как нейтрино пролетит тот же путь от центра к поверхности Солнца за две секунды.
Разве не любопытен тот факт, что солнечный свет, который мы видим сегодня и который согревает нас, отправился в свое долгое путешествие из центра Солнца в те времена, когда на Земле появились первые люди? За время, в течение которого фотоны сумели вырваться из недр на поверхность Солнца, первобытный человек успел превратиться в образованного и интеллектуального развитого человека современной эпохи.
Если путь фотонов в глубинах Солнца можно назвать затруднительным, то под поверхностью светила он становится почти невозможным. Водород, находящийся в слое под видимой поверхностью Солнца (под фотосферой), в большинстве своем присутствует в нейтральном состоянии, а это значит, что почти каждый протон притягивает к себе один электрон. Слой нейтрального водорода под поверхностью Солнца имеет толщину около 50 000 км.
Электроны атомов с жадностью поглощают фотоны. Поэтому дальнейшее продвижение фотонов к поверхности Солнца становится почти невозможным. Перенос энергии в водородном слое не может происходить путем излучения. По этой причине Солнце использует иной, более эффективный способ переноса энергии: на дне водородного слоя, оно приводит в движение облака раскаленной плазмы. Облака доходят до самой видимой поверхности Солнца, так что мы можем их наблюдать. Из фотосферы фотоны вырываются наружу в межзвездное пространство.
Фотон тратит около миллиона лет, чтобы выбраться к поверхности Солнца, и потом за 8 минут достигнуть Земли.
Источник
Сколько времени фотон идёт от центра Солнца до поверхности?
Мне в мой канал в телеграме прислали следующий вопрос:
Добрый день! Во многих источниках пишут, что фотону от центра Солнца до его края идёт десятки тысяч лет (встречал цифру 40 000 лет). Так ли это? Можете объяснить как это происходит?
Отличный вопрос, основанный на тиражируемой многими околонаучными пабликами, сайтами и каналами информации.
На самом деле фотон, зародившись в ядре Солнца, идёт до поверхности Солнца случайное время. У одного фотона этот путь может занять несколько секунд, а другому — потребуются сотни тысяч или даже миллионы лет.
Я не знаю на чем основана цифра в 40 000 лет. Скорее всего это какое-то среднее значение полученное с помощью результатов какого-то моделирования.
Внутри Солнца плотность вещества — огромна. Однако, как мы знаем, даже в очень плотном веществе атомы не стоят вплотную друг к дружке как кирпичи в кладке. Даже в солнечном веществе большая часть объема — это пустое пространство между атомами.
Новорождённый фотон ждёт одна из двух возможных судеб. Или ему повезёт «проскочить» мимо всех атомов солнечного вещества и вылететь из Солнца, или же он столкнётся с каким-то атомом.
В первом случае фотон покидает Солнце сразу — буквально за пару секунд. Во втором начинается чистая чехарда. Фотон сталкивается с атомом, атом поглощает его и испускает точно такой же в произвольном направлении. Так фотон может носиться десятки тысяч лет от одного атома к другому внутри Солнца, до тех пор пока наконец по воле случая не выскочит за его пределы.
А вот дальнейший путь фотона до Земли уже проходит гораздо быстрее — всего 8 с небольшим минут.
Ставьте палец вверх чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мой канал в телеграме . Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос.
Источник
За какое всё-таки время свет достигает Земли от центра Солнца (с анимацией)
Примечание: анимация в конце статьи. Там всё понятно.
В Космосе видимый свет движется с постоянной скоростью 300 000 км/с. Значит на преодоление расстояния от поверхности Солнца до Земли фотонам потребуется всего лишь 8 минут 20 секунд. Казалось бы, немного. Только этим фотонам нужно еще добраться до поверхности звезды, так как рождаются они в самих недрах светила.
В ядре Солнца происходит непрерывная термоядерная реакция в результате синтеза атомов водорода с образованием атомов гелия и выделением энергии в виде фотонов.
Само ядро представляет собой термоядерный реактор, радиус которого равен 170 тысячам километров. А это четверть радиуса Солнца. Образовавшиеся в ядре фотоны изначально обладают высокой энергией в диапазоне гамма-излучения.
Покидая реактор, фотоны попадают сначала в зону лучистого переноса, а затем в конвективную зону Солнца. Но, чтобы достигнуть поверхности звезды, фотонам приходится сталкиваться с препятствиями.
В Солнце громадное количество нуклонов (протонов и нейтронов). Фотон, подобно пуле, ударяясь о нуклоны, мгновенно рикошетит, меняя свое направление. Тем самым фотоны, рождаясь, непроизвольно становятся участниками игры в «Пинбол».
При этом, при соударении фотоны отдают часть свой энергии частицам, из-за чего волна фотона постепенно удлиняется. Так фотоны со временем переходят в рентгеновское излучение, затем в ультрафиолет, а после, в видимое излучение или свет.
Сколько раз фотоны будут налетать на частицы, прежде чем наконец-то выберутся из солнечной ловушки?
Здесь возникает проблема Случайного блуждания . Ответ можно найти в самой формуле Случайного блуждания, где расстояние равно произведению длины шага на квадратный корень суммарного количества шагов.
Пример, представим, что слепой Петя решит самостоятельно добраться от дома до магазина, который полностью окружает дом на расстоянии 1 км. Длина шага равна 1 метру. Петя будет двигаться со скоростью 1 м/с. Из формулы Случайного блуждания получится, что Петя доберётся до магазина только через 11 дней, сделав миллион шагов.
Теперь возвращаемся в лабиринт светила. Нам известна масса Солнца. Значит мы можем определить примерное количество нуклонов. Химический состав светила: 75% водорода и 25% гелия. То есть приблизительным подсчётом, в Солнце содержится 1.2 * 10 в 57 степени нуклонов.
Если теоретически нуклоны равномерно распределить внутри звезды, то расстояние между ними или шаг составит 1 ангстрем (0.1 нанометра). Радиус Солнца равен 695 000 км. Из формулы Случайного блуждания получится, что фотон столкнётся с частицами 48 302 дециллиона раз.
Сколько времени понадобится фотону, чтобы выбраться из солнечного лабиринта?
Благодаря современному компьютерному моделированию точное время постепенно уточняется. В настоящее время компьютером подсчитано, что фотону потребуется 170 000 лет, чтобы проделать путь от недр Солнца до его поверхности. И только после этого, сквозь космическое пространство, он долетает до человеческой сетчатки глаза, через 8 минут 20 секунд.
Получается, что солнечный свет, который мы видим сегодня, прошёл весь путь ещё с того времени, когда появился только первый современный человек.
Источник
Сколько времени нужно Солнечному свету, чтобы достичь поверхность Земли
Расстояние от Земли до Солнца составляет примерно 150 млн км. Скорость света в вакууме равна 300 тыс. км/с. Поделив одно на другое, мы получим 500 секунд или 8 минут и 20 секунд . То есть, если Солнце каким-то образом исчезнет посреди дня, то мы узнаем об этом только спустя те самые 500 секунд.
Однако, природа света, в частности Солнечного, куда интереснее, чем можно подумать. Фотоны — частицы света, производятся в термоядерных реакциях в Солнечном ядре. Образованные в ядре фотоны отскакивают от частиц Солнца несчетное количество раз прежде чем достигнут поверхности. Вполне возможно, что фотоны Солнца достигшие Земли были образованы десятки тысяч лет назад, то есть им потребовалось настолько много времени, чтобы покинуть пределы Солнца.
Когда мы смотрим в космос, то на самом деле мы смотрим в прошлое. Свет отраженный Луной достигает Землю за одну секунду . Когда мы смотрим на Солнце, естественно через темное стекло, то мы смотрим на 500 секунд в прошлое. Когда мы разглядываем на ночном небе ближайшую к нам звезду Альфу Центавру, то мы видим свет более чем 4-х летней давности.
Галактики же располагаются в миллионах и миллиардах световых лет от нас. Допустим, если инопланетяне из других галактик имеют достаточно сильные телескопы, то посмотрев на Землю они могут увидеть там динозавров, а если смотреть из более далеких галактик, то возможно видят лишь газопылевой диск вращающийся вокруг молодого Солнца из которого впоследствии и образуется наша планета.
Делитесь этой статьей в своих социальных сетях, а также не забывайте поставить палец вверх, подписаться на наш канал и оставить комментарий, если вам понравилась данная публикация!
Канал не позиционирует себя, как источник стопроцентно правдивой информации, а лишь претендует быть таковым.
Источник