天文往事你看到的太阳根本不是8分钟前的,而是几千年前的


光从太阳表面到达地球需要8分钟 , 但是光在太阳内部经历的时间要长得多 。 2秒的光量子
我们知道 , 太阳每时每刻都在发光 , 是因为在太阳内部核心 , 每一秒都在发生着核聚变 , 从而释放出巨大的能量 。 这个能量以辐射的形式向外释放 , 而携带能量的光量子 , 就要从太阳内部出发、向表面运动、最后发射出去 , 于是我们就能看到太阳光 。
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【天文往事你看到的太阳根本不是8分钟前的,而是几千年前的】
然后我们可以做一个简单的计算:光的速度是300,000公里每秒 , 而太阳的半径大约为700,000公里 。 如果光是走直线的话 , 就只需要2秒多钟就能够从中心到达表面 。 事实是这样吗?答案是否定的 , 事实上 , 光在太阳内就像一个醉汉一样在走路 , 而不是直线 。 醉汉走路
相信大家都看到过醉酒的人走路的样子 , 歪歪斜斜没有章法 。 如果在广场上看到一个酩酊大醉的人 , 他往这个方向走一点 , 又突然往另一个方向走一点 , 我们也许都担心过:这个醉鬼不会就在原来位置打转吧?
通过统计计算 , 我们就会知道答案是否定的 。 我们可以把问题具体为:如果圆形广场半径为100米 , 这个醉汉多久能够走出广场?
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感兴趣的人可以做一下详细计算 , 这里我们给出一个结果 。 我们假定 , 这个醉汉平均每走一步在南北(X)方向的投影分别为X1、X2、X2...XN;在东西(Y)方向的投影长度分别为Y1、Y2、Y2...YN;这里的每一项都有正有负 , 代表着在两个方向都可能前进或者后退 。
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根据三角形勾股定理 , 就可以算出这个醉汉最终走的路程 。 我们会惊讶地发现 , 如果醉汉走的步数是N , 在两个方向上每一步的平均投影是X和Y , 则计算的结果约等于N的平方根乘以X和Y的平方和的平方根 , 也就是N的平方根乘以平均步长 , 步子越多 , 结果越精确 。
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也就是说 , 如果醉汉走10000步 , 每一步走1米 , 那么结果就可能离开起点100米(10000的平方根乘以1) , 这样就离开了广场!如果平均每2秒走一步 , 那么走完10000步他得花近6个小时!5000年的光量子
前面说到 , 光量子在太阳内部就像一个醉汉走路一样 , 为什么这样说呢?我们知道太阳是一颗气态恒星 , 内部分布有无数的电子和离子 , 就像无数的弹球 。 光量子在太阳内穿梭时 , 不可避免会碰到各个“弹球” , 然后被随机向各个方向散射 , 恰好就像一个醉汉一样“乱拐弯” 。
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我们再来做一下简单计算 。 科学家根据太阳内粒子的密度 , 估算出光量子的平均自由程是1厘米 , 即平均每走1厘米就被散射拐弯一次 。 太阳半径已知为70,000,000,000厘米 , 按照刚才的计算 , 光量子这个“醉汉”就得拐弯500...(后面21个0)次 , 才能从中心到表面 。 再根据光的速度得知拐一次的时间 , 两者乘起来就得到总的时间 , 大概需要5000年 。
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不同波段的太阳 。 来源:NASA小结
5000年是什么概念呢?也就是我们中国距黄帝时期起 , 整个中华文明的时间长度 。 所以太阳内一粒光子本来2秒就能到达表面 , 却因为被太阳內的粒子碰撞、散射 , 要花上5000年 , 不免令人唏嘘 。 这然后 , 光只需要8分钟就到达了地球 , 因此我们看到的太阳实际上是几千年前的产物 。