地球与环境

光到地球只要8分钟,为何从太阳中心到太阳表面

 

太阳光对于人类、地球的重要性不言而喻,太阳光给予了我们能量,让我们拥有了美丽壮观的大自然,也让我们有了希望,从古到今,人类对于太阳的赞美就从没停止过。以前,人们总以为夜晚天空中的星星是自己发光的,到了近现代才知道,它们只不过是“借”了太阳的光,而人类的近邻“月亮”,也是依靠折射太阳的光线,成为人类历史长河中又一歌颂的对象。每每遥望星空,人们总会思考星空中闪闪发光的星星,到底离我们有多远。

人们总以为可以摘星戴月,很多文学作品,音乐歌词中也总会有 “摘下星星月亮给你”这样美好的幻想,但随着科技的发展,人类才知道这些看似“亲近”的天体,离人类好远好远,远到人类要用新的计量单位来形容。比如,天文单位,1天文单位约等于1亿5千公里,这可以用来形容太阳系之内的距离,但在太阳系外,这个单位就显得有点无力了,于是便有了更大的长度单位“光年”,指的是光在真空环境下走1年的距离。

连计量单位都用光来表示,可见光对人类的重要性。光从太阳表面走到地球,大约只需要 8分钟,如此遥远的距离,光行走的时间给人类吃一顿饭都不够,宇宙之大,实在是难以想象。那么,光从太阳中心走到太阳光球表面,大约需要多长时间呢?答案是“17万年”,为什么光到地球只要八分钟,走到自己家门口却足足要17万年?众所周知,光子是由太阳中心的核聚变产生的,光子产生后,以每秒30公里的速度快速移动,但是,太阳内部有着太多太多的质子,在这个过程中,它们会不断发生碰撞,这时候光子的前进方向会不断改变,并不能按照直线一样走。

光子一边和质子不断碰撞,一边随机地运动,所以走到家门口需要的时间远比想象的多得多。研究者根据 “随机漫步理论”计算出了光子在太阳内部行进的距离。根据这个理论,如果1秒走一米的距离,那么随机行走的情况下会有很多“弯弯绕绕”,所以即使是11天走了百万步,那么它前进的距离也只能算作是1千米,所有的“弯弯绕绕”都不被计算在内。

因为已知它行走的距离,所以能根据理论推算出走这段路需要鹅时间。那么,光子从太阳中心产生后,到达地球表面需要多长时间呢?答案是 “4千亿年”。但是,太阳目前还不到46亿岁,走这段路居然要4千亿年,这个结果显然是错误的。要根据这个理论计算,还需要考虑到另外两点。首先,太阳的密度并不是均匀的。太阳有一个超高温的核心,那里时时刻刻都在进行着核聚变,核心的周围是辐射区,接着又被对流区覆盖住了。根据这样不同的结构,太阳由内到外的密度是越来越低的,事实上,它的密度差可以达到几百分之一,这个结构会对光子的行进带来巨大的影响。

其次,第二个必须考虑的点是多数的质子是不和光子产生冲突的。光子在太阳核心产生的时候,虽然带有无法想象的巨大的能量,但到了光球表面时,能量已经逐渐减少了。由于刚开始具有超高的能量,所以质子不能成为它的障碍,但对于低能量的光子来说,质子是很大的,很容易被它弹飞。

也就是说,从能量的观点来看,光子在中心以超高速出发,越往外走会走得越慢。接着,依据先进的电脑还有太阳内部的最新数据,把这两个变数考虑其中,根据此前的 “随机漫步理论”,计算得出的结果就是我们开头提到的“17万年”。

当然了,随着科技的发展和研究的深入,在今后更细致的调查中,科学家可能又会得出更准确的数字,但就当下的观点和研究来说,太阳光要想到达地球,首先要从太阳中心出发,并且要经过