Солнечный свет достигает нас сейчас за 8 минут, но ему уже тысячи лет: как это возможно
Путь частиц света, фотонов, внутри Солнца совсем не такой простой, как может показаться. Это причина того, что свет Солнца, достигающий нас, очень старый.
Каждый день наша планета совещается светом Солнца. И этот свет на самом деле очень старый. Часть это света может быть такой древней как египетские пирамиды, часть могла образоваться, когда жили неандертальцы, а еще одна часть существует дольше, чем наш вид Homo sapiens. Как это возможно?
Во Вселенной свет движется с максимально возможной скоростью, которой согласно законам физики, ничто иное не может достичь. Эта скорость составляет примерно 300 000 км/с. Но с такой скоростью свет движется только в вакууме, фактически в пустом пространстве. Внутри Солнца путь света не прямой, что предполагает преодоление расстояние, на которое ушли бы световые секунды, за тысячи лет.
Радиус Солнца составляет 695 700 километров, поэтому частица света фотон может преодолеть это расстояние чуть более чем за две секунды. Но Солнце представляет собой не пустое пространство и это многое меняет.
Наша звезда состоит из водородной плазмы, поэтому протоны и электроны, составляющие водород, не организованы в стандартную атомную форму. Плазма представляет собой четвертое состояние материи и это своеобразная жидкость из заряженный частиц — протонов и электронов.
Эти частицы постоянно поглощают фотоны, а затем выпускают их обратно. При этом частицы света движутся внутри Солнца не по прямой, а их траектория напоминает движение мяча для настольного тенниса: фотоны движутся вверх и вниз и постоянно отскакивают от поверхности Солнца, а затем покидают нашу звезду и улетают в космос.
Такое движение фотонов называется случайным блужданием, и его продолжительность во многом зависит от плотности расположения частиц. Это дает значение, известное как средняя длина свободного пробега. Это среднее расстояние, которое фотон может пройти, прежде чем будет поглощен и затем выпущен в другом направлении.
Для Солнца средняя длина свободного пробега обычно составляет около 1 сантиметра. Это означает, что, если бы фотон совершал такой шаг по прямой линии, ему потребовалось бы около 70 миллиардов шагов. Фактическое расстояние, которое преодолеет фотон, равно квадрату этого значения, то есть 4,9 миллиарда триллионов сантиметров. Это примерно 20% расстояния между Землей и центром нашей галактики. Чтобы преодолеть это расстояние, свету потребуется более 5000 лет.
Поскольку фактическое расстояние является квадратом, это означает в 100 раз больше шагов, что в данном случае увеличивает время, необходимое для путешествия от ядра Солнца до его внешней части до более чем 500 000 лет. Хотя более сложные модели показывают, что этот путь может занимать 170 000 лет.
Фактический возраст каждого отдельного фотона оценить невозможно, но в любом случае солнечный свет очень старый. После того, как он покинет поверхность Солнца и до того, как достигнет Земли, пройдет всего 8 минут 20 секунд.
Другие новости науки
Ученые выяснили, что за радиосигнал отправляло Солнце целых 19 дней. На Солнце был зафиксирован очень необычный радиовсплеск, который не затух за несколько дней, а продолжал "передаваться" целых 19 дней.
В системе Нептуна произошел апокалипсис: найден единственный выживший. У последней планеты Солнечной системы Нептуна есть 16 спутников. Третий по величине спутник, Нереида, с момента открытия не давал покоя ученым. Теперь загадка его происхождения разгадана.
При написании материала использованы источники: IFLScience.