Путешествие света от солнца до земли

За сколько свет доходит от Солнца до Земли

Многие думают, что центральная звезда нашей галактики просто светит, и ее лучи распространяются мгновенно, но это не так. Как рассчитать, сколько времени идет свет от Солнца до Земли, почему в разное время года это значение будет отличаться — факты, которые будут интересны не только детям, но и взрослым.

Каким образом светит Солнце

Солнечный свет, согревающий своими лучами все живое на Земле — это результат сложных химических реакций. Солнце — это большой раскаленный шар. Он имеет несколько слоев из водорода и гелия толщиной сотни тысяч километров. Температура на поверхности звезды равна 6000 Кельвинов или 5726,85°С. У ядра, где рождается солнечный свет, этот показатель намного выше — 15 млн °К.

При такой температуре и давлении непрерывно происходит реакция термоядерного синтеза внутри ядра: 4 атома водорода сливаются в ядро гелия. Это повторяется бесконечное количество раз. В одну секунду в результате такого синтеза 600 млн т водорода становятся гелием. И каждые 70 тыс. лет солнце преобразовывает водород в количестве, равном массе Земли.

В результате термоядерного синтеза высвобождается большое количество энергии в виде фотонов — безмассовых частиц, которые существуют, только двигаясь со скоростью света. За время своей жизни фотон миллионы раз испускается и поглощается молекулами газа.

Интересный факт: чтобы от ядра Солнца добраться до поверхности, фотону потребуется 200 тысяч лет.

Сколько идет свет от Солнца до Земли

Чтобы рассчитать время, за которое луч света доходит до Земли, нужно знать расстояние между нашей планетой и светилом, а также скорость света. Первые попытки вычислить путь, которые ежедневно преодолевает бесконечное количество фотонов, были сделаны в конце XVII в. Учеными того времени была получена цифра — 139 млн км, но она была неточной.

Позже были произведены более точные расчеты, по которым расстояние от Солнца до Земли равно 150 млн км. Хоть эта величина принята за константу и называется астрономической единицей, но наша планета движется по вытянутой эллиптической орбите, поэтому расстояние между двумя небесными телами изменяется. В январе оно сокращается до 147 млн км (перигелий), а в июле километраж максимальный — 152 млн км (афелий).

Время, необходимое на преодоление солнечными лучами расстояния до Земли на разных отрезках орбиты нашей планеты, приведено в нижеследующей таблице:

Таким образом, в любое время года солнечный свет достигает Земли за 8 минут и 3-25 секунд. Если бы вдруг Солнце погасло, то земляне узнали бы это, спустя указанное время.

Интересно: солнечное излучение способно проникать вглубь океана на 85 метров, а проходя через различные вещества, оно может замедляться или преломляться, фокусируясь в одной точке.

За какое время свет достигает Земли от других объектов

Для определения расстояния между различными объектами в космосе в астрономии используется такая величина, как световой год. Этот показатель равен пути, который проходит свет в космическом пространстве за стандартный земной год. В количественном измерении световой год составляет 9 460 730 472 580 800 м или больше 63 тыс. астрономических единиц.

Время, за которое фотоны солнечного света будут лететь до следующих объектов во вселенной, будет равно:

• для самой дальней от Солнца планеты Плутона фотоны — 5 часов;
• для самой дальней точки нашей системы, облака астероидов и обломков Оорта — целых 1,5 года;
• для ближайшей к Земле яркой звезды Проксима Центавра — 4 года.

Расстояние между Луной и Землей свет преодолеет за 1,2 секунды, с такой же скоростью распространяются и радиоволны. Это создает трудности в управлении космическими аппаратами (например, «Луноходом»), поскольку сигнал приходит и уходит с задержкой.

Свет распространяется не мгновенно. Это является причиной того, что многие космические явления можно наблюдать с большой задержкой. Так, яркая Полярная звезда расположена от Земли на удалении в 400 световых лет. Ее лучи, которые можно наблюдать сейчас, были посланы еще во времена Колумба.

Источник

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

Как свет идет от Солнца до Земли

Эта огненная сфера слишком яркая для невооруженного глаза. Но если заглянуть в нее глубже, можно увидеть истинную природу Солнца. Этот гигантский шар из раскаленного газа — самый крупный объект солнечной системы. Солнце вырабатывает тепло и свет. Это источник энергии для жизни на Земле. Глубоко в недрах Солнца происходит постоянно ядерная реакция. Наша звезда опасна, но без нее нам не жить. Ни один из аспектов жизни не продолжился бы без Солнца.

Свет – одна из фундаментальных составляющих нашей вселенной, основополагающая часть всего сущего. Это явление не только самое важное, но и самое быстрое в космосе. Скорость света достигает 300000 км/с. Поскольку расстояние до Солнца около 150 млн. км, то свет достигает Земли примерно за 8 мин. Но эти 8 мин, всего лишь заключительный бросок в его путешествии. Пройдет около миллиона лет, прежде чем свет покинет внутреннюю суровую среду Солнца. А это значит, что свет, который люди видят на Земле сейчас, был произведен задолго до того, как человеческая цивилизация появилась.

Солнце имеет несколько слоев тяжелого газа толщиной в сотни тысяч километров. А в его центре находится ядро, рождающее солнечный свет. И рождает его одна из самых разрушительных реакций во вселенной – ядерный синтез (преобразование водорода в гелий). Если соединить два атома водорода, произойдет реакция и получится гелий. Звучит вроде просто, но это не так. На деле не просто соединить два атома, потому что два протона имеют одинаково положительный заряд и поэтому отталкиваются друг от друга. Протоны не любят приближаться друг к другу. Для их слияния требуется очень большая энергия, а это происходит очень редко. Соединение протонов задействует огромные объемы тепла и давления, которые производит гравитация.

Солнце содержит около 99,8% материи всей солнечной системы, и вся эта масса скрепляет слои Солнца с помощью мощнейшей гравитационной силы. Гравитация помогает атомам водорода соединиться и так происходит ядерный синтез. В этом ядерном реакторе атомы водорода соединяются «бесконечное» число раз в секунду. Некоторые столкновения настолько сильные, что атомы сливаются, выпуская энергию. Но что удивительно она невероятно слаба. Во время синтеза в энергию превращается менее 1% протонов, этого мало даже для двигателя автомобиля. И эту энергию рождает лишь синтез. Большинство протонов, сталкиваясь не синтезируются. Это позволяет Солнцу прожить еще 10 миллиардов лет.

Путь мельчайшей частицы света – фотона, начинается в раскаленном ядре Солнца. Зародившись в форме гамма-луча фотон, вылетает из солнечного ядра со скоростью света. Если бы для него не было препятствий, с такой скоростью он бы пробил поверхность Солнца за 2 секунды. Солнце настолько плотное, что для того чтобы пробиться сквозь его слои различного газа наружу, лучу требуется 100 тыс., если не миллионы лет. Покинув солнечное ядро, новорожденный фотон пробирается сквозь густой слой атомов водорода. Толщина этого слоя более 600 тыс. км. Фотону потребуется 100 лет, чтобы преодолеть его. После этого начинается прорыв через плазму Солнца, которая тянется на 320 тыс. км. Она имеет электрический заряд, препятствующий продвижению фотонов. Ее частицы удерживают фотон на долю секунды, потом отпускают его и тот сталкивается с другими частицами плазмы. Все эти процессы длятся тысячи и даже миллионы лет, пока, наконец, фотон не вырывается наружу и не продолжает свой путь до Земли или других уголков вселенной.

Источник

Сколько свет идет от Солнца до Земли?

Верные расчёты стали достоянием общественности в 1975 году, когда установили точную скорость света в вакууме. 299 792 458 м/с – немало важная величина, чтобы определить, сколько свет идёт от Солнца до Земли.

Блуждающий путь

Тепло и энергия на нашей планете образуется в результате термоядерной реакции внутри солнечного ядра. Здесь при температуре в 15 млн градусов по Цельсию водород преобразуется в атомы гелия, что приводит к ядерному излучению. Оно достигает поверхности Солнца в форме фотонов или рентгеновских лучей. Блуждая зигзагообразно в радиационной зоне огненного шара, им необходимо 200 000 лет, чтобы освободиться от пут горячей звезды. Наконец попав в космос, фотоны попадают на Землю в среднем за 8 минут 17 секунд в виде солнечных лучей. Для них это всего лишь миг, для нас целая вечность.

Впечатляющий интервал

Ещё в Древней Греции задумались, какая дистанция отделяет земную поверхность от Солнца. Впервые при помощи геометрических вычислений в конце 17 века была получена цифра 139 млн километров, с погрешностью в 11 миллионов. Сейчас расстояние равняется 150 млн км. Но оно непостоянно. Вокруг солнечного шара наша планета движется по вытянутой орбите. 152 млн км, самый большой промежуток, зафиксированный в июле (афелий) и самый маленький 147 млн км (перигей) в январе.

От звезды до земного шара

Очевидно что, вычислить, сколько свет идёт от Солнца до Земли можно, если их расстояние разделить на скорость света: 150 000 000 : 299 792 458 = 497 секунд или 8 минут 17 секунд (в перигелии 8,3 с, а афелии 8,25 с).

Раскалённый шар

Учёные выяснили, что через несколько миллиардов лет огненная сфера разогреется настолько, что наша планета прекратит существование. Каждые 1 000 000 тысяч лет Солнце становится ярче на 10%. Обладая колоссальной энергией, оно раздуется и своей массой сначала притянет земную твердь, потом полностью её уничтожит.

Источник

Перавда ли что свет от Солнца до Земли идет 100 000 лет

День добрый, земляне. Последнее время во многих источниках тиражируется мнение, что свет от Солнца до Земли доходит не за 8 минут, как мы привыкли считать, а за десятки тысяч и даже миллионы лет. Так ли это? Лишь от части. Давайте разбираться подробнее.

Сейчас нас интересует солнечное ядро, ведь именно в нем происходит почти все самое интересное. А именно термоядерный синтез, превращающий водород в гелий. Процесс этот сопровождается выбросом гамма-излучения.

Теперь же квантам предстоит проделать нелегкий и, порой, очень долгий путь от ядра до поверхности звезды.

Вокруг ядра находится, так называемая, зона лучистого переноса. Ее особенность в том, что из-за очень высокой плотности материи, передача энергии от нижних слоев к верхним здесь очень затруднена. Процесс выглядит следующим образом:

Квант сталкивается с атомом вещества, поглощается им, а затем переизлучается в произвольном направлении. И время за которое энергия сумеет покинуть зону лучистого переноса зависит лишь от везения — на это могут уйти считанные секунды, а могут и миллионы лет.

Зона лучистого переноса чрезвычайно важна. Дело в том, что, как я уже сказал выше, солнечное ядро испускает только гамма-излучение. А в процессе поглощения-переизлучения фотонов они теряют энергию — энергия излученного фотона всегда меньше, нежели у исходного.

Вместе с этим меняется и длина волны излучения. Таким образом, на выходе из зоны лучистого переноса мы имеем не только гамма, а настоящую «солянку» излучения, включающую все длины волн, в том числе и видимый человеком свет.

Согласно подсчетам ученых, чтобы энергия пробралась через зону лучистого переноса в среднем ей необходимо 170 тысяч лет. Хотя, как уже говорилось ранее, этот срок может варьироваться от секунд до миллионов лет.

ЭТО ИНТЕРЕСНО : радиус Солнца равен 2 световым секундам.Именно столько времени приблизительно потребуется квантам, чтобы добраться от ядра до поверхности без столкновений.

К слову говоря, видимый свет — очень маленький участок спектра излучения. В случае с Солнцем, испускаемая им энергия в виде света ничтожно мала, по сравнению с другими типами излучения.

Поставьте ваш лайк, пожалуйста. И не забудьте подписаться на канал — так вы не пропустите еще больше интересного и познавательного в будущем. Спасибо!

Источник