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
Солнце излучает частицы фотоны
Фотоны или кванты электромагнитного излучения уносят с Солнца гораздо больше энергии, чем нейтрино или все остальные частицы вместе взятые.
Солнце излучает фотоны, а их интенсивность складывается из двух составных частей: постоянной и переменной.
Постоянное излучение
Постоянная фотонная составная часть не меняется, в ней сосредоточена большая часть солнечного источника. Солнце излучает фотоны как основные элементарные частицы фотосферой, в то время как хромосфера и корона мало участвуют в данном процессе. Фотосфера активнее всего участвует в этом, излучая световые и инфракрасные кванты электромагнитного излучения.
- фотосфера – видимая часть звезды;
- хромосфера – внешняя оболочка толщиной около 10 000 км;
- корона – самая внешняя часть атмосферы выше 10 000 км.
Путь фотонов от Солнца до Земли длится всего 8 минут или попроще: свет идет от нашего светила в течение от 490 до 507 секунд.
Если солнечный фотон получил энергию от свободного электрона в фотосфере и чем больше была скорость движения электрона, тем больше получил этот фотон. Свою кинетическую и энергию связи электрон передал ему при соединении с атомом водорода.
Большинство фотонов Солнца рождается в гранулах. Можно сказать, что их родителями являются атомы водорода и электроны. В результате их соединения возникает атом водорода с отрицательным зарядом – отрицательный ион. При этом освобождается энергия электрона в виде кванта электромагнитного излучения. Собственно говоря, это – последняя стадия излучения фотона и его прощание с Солнцем. До этого в недрах светила он много раз излучался, поглощался и снова излучался…
Если электрон в фотосфере захвачен водородным атомом, он излучает всю свою энергию: связи и кинетическую. Неподвижный электрон излучает только энергию связи в виде инфракрасного фотона. Энергия такого кванта электромагнитного излучения слишком мала, так что наш глаз не может его видеть, но мы все-таки ощущаем его тепло.
Электрон, находящийся в движении, обладает кроме этого еще кинетической энергией. Чем быстрее движется электрон, тем больше его кинетическая составляющая.
Свободный электрон может обладать различной энергией. Если он находится в состоянии покоя, излученный фотон несет лишь энергию связи. Но электроны в фотосфере движутся с разной скоростью и имеют, следовательно, разную кинетическую составляющую. Поэтому возникшие фотоны обладают различной энергией. Все вместе они создают свет. Солнце излучает фотоны через фотосферу всех цветов, в том числе и инфракрасные (при участии медленных электронов) и близкие ультрафиолетовые (при участии самых быстрых электронов).
Без них мы не могли бы существовать. Поэтому человек должен знать их не столь сложную историю.
Переменное излучение
Переменная часть солнечного излучения состоит из рентгеновских лучей, иногда ионизирующее излучение в виде гамма лучей, ультрафиолетовое и радиоизлучение.
Кванты электромагнитного излучения переменной части излучаются верхними слоями солнечной атмосферы, то есть хромосферой и короной. По сравнению с постоянной, переменная часть слабее и полностью зависит от солнечной активности, прежде всего от наличия солнечных пятен и вспышек. Чем больше солнечная активность, тем больше интенсивность переменной части. Во время максимума солнечной активности интенсивность переменной части выше.
Постоянная составная абсолютно необходима для поддержания жизни на Земле, а также в качестве источника энергии. Переменная часть несет мало полезного эффекта и при том в неопределенных интервалах. Она не является необходимым условием существования жизни на Земле, напротив, это излучение может нанести ущерб здоровью человека.
Сейчас существует инструментарий, который помогает в реальном времени передавать солнечную активность. Это позволяет отслеживать и предупреждать о нежелательных сильных магнитных полях исходящих от Солнца.
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
Каким образом светит Солнце
Мы принимаем Солнце как само собой разумеющееся, но каким образом оно светит? Что происходит внутри него? Как вы наверное знаете, Солнце это огромный шар из водорода и гелия.
На поверхности, температура около 6000 Кельвин, но, по мере погружения к ядру, температура и давление возрастают. К тому времени, как вы достигнете ядра, температура будет около 15 миллионов градусов Кельвина.
При таких температурах и давлении, начинается реакция термоядерного синтеза.
Внутри ядра, четыре атома водорода объединяются в ядро гелия. Этот процесс происходит бесконечное количество раз, каждую секунду.
Более 600 миллионов тонн водорода превращается в гелий каждую секунду. Солнце преобразует массу водорода, эквивалентную массе Земли, каждые 70000 лет. Насколько вы знаете, время от светила до Земли, луч света достигает, за 8 минут, а вот излучение в виде Солнечных вспышек, доходит до Земли за гораздо большее время.
Путь света из ядра
В результате реакции термоядерного синтеза, высвобождается огромное количество энергии в виде фотонов. Эти фотоны испускаются и поглощаются молекулами газа. За время жизни фотона, этот процесс происходит миллионы раз.
Удивительно, но чтобы выбраться из центра, фотону требуется 200.000 лет, для достижения поверхности.
Свету требуются сотни тысяч лет, чтобы добраться от ядра к поверхности. Луч от Солнца до Земли долетает всего за 8 минут.
Похожие статьи
Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!
Источник