我们看到的太阳光究竟是8分钟前的还是几万年前的?
相信很多人都听说过这种说法:我们看到的太阳是8分钟之前的太阳(实际是8分20秒,一般说8分钟),这个很好理解,毕竟地球距离太阳1.5亿公里,光飞行1.5亿公里的时间大约就是8分钟,所以我们看到的是8分钟之前的太阳并没有毛病!
不过如果你深入地了解了太阳的发光原理和整个进程,就会明白我们看到的太阳光虽然是从太阳表面发射出来的,但严格来说太阳表面并不能产生任何光线,光线产生的根源在太阳的核心,也就是太阳核心的核聚变!
太阳半径大约70万千米,这个距离光速飞行只需要2秒多一点的时间!那么太阳核心产生的光真的只需要2秒就能飞行到太阳表面吗?
事实上远非如此!核聚变产生的光线需要历经千辛万苦才能到达太阳表面!因为太阳内部充满了氢和氦,产生的光线会不断地被电子吸收然后再释放,太阳内部巨大的压力让电子的密度也非常高,不断地重复吸收释放这个过程,所以光线吸收释放的过程也非常漫长,从太阳核心到达表面需要大约十万年时间!
所以我们看到的太阳是十万年前的太阳?这种说法也并不严谨,有点“偷换概念”的味道,毕竟不管太阳内部经历了什么,我们只会注意到从太阳表面发出的光需要多长时间到达地球!
所以,我们看到的太阳是多长时间以前的太阳并不重要,重要的是我们需要了解太阳内部产生光线的机制,明白光线是如何到达太阳表面的,明白了这些,问题也就变得非常简单了,就看你从哪个角度去理解了!
可以这样理解:照射到我们身上的每一个光子,都是在太阳表面同一个起跑线上出发过来的,经过约500秒时间传输,行程约1.5亿公里。
但这些光子有老有少,年龄不一,或者说它们最早母体生成年代都很古老。
这些光都是太阳中心核聚变释放出来的。太阳中心有1500万度高温和3000亿个大气压强,在这样的极端环境下,氢的核外电子被驱离,氢核发生融合,每时每刻都有4个氢核融合成一个氦核,并释放出巨大能量,这个能量的表现形式就是电磁辐射,而电磁辐射的载体或者说传播媒介就是光子。
太阳的氢核聚变是一个复杂的过程,第一步是氢元素的同位素氕核聚变为氘核,并释放出一个中微子和正电子,正电子很快遇到周围的电子而湮灭,释放出两个光子。
这样,我们太阳最古老的两个光子就诞生了。然后,氘核与一个质子结合形成氦-3,随着一系列的核聚变反应,最终才融合为氦-4,在这个过程中会不断的释放出光子。
光子有个特性,在运行过程中,遇到有质量的粒子,比如质子、电子就会发生能量交互作用。
这有点像一个絮叨的老太太,走一步遇到一个熟人,就要扯上一番,交流各自所见所闻。虽然光子这个“扯”时间极短,但它不但是扯还要碰撞,这样一碰,就可能转变了方向,有时向前,有时向后,有时向左,有时向右,这样摇摇摆摆的进两步,退一步,有时候还会进一步,退两步,在一个地方转圈圈。
有人会问了,光子不是每秒30万公里吗,怎么会这样摇摇摆摆的比蚂蚁还慢?是的,原则上你理解的没错,光子一出生,在真空中运行速度就是每秒30万公里,但请记住,是在“真空”中,而太阳内部不是真空。
这样光子虽然以每秒30万公里速度前行,但每前行一步,都会遇到一个“朋友”,被扯住或者被偏转方向,这样弯弯曲曲一天还前进不了10米,而太阳的半径有69.6万公里,我们算算,走完这段路需要多久?
事实上,每个光子每天能够向太阳表面运行多少米,要看这个光子的运气,有的并不一定能够走十米,甚至一米也走不了。
光子每遇到一个质子就会发生能量互换或者反弹、转变方向。根据太阳密度计算,如果质子分布是均匀的,那么每个质子的平均距离为1埃(100亿分之一米),这样光子每行进1埃就要被碰撞一次,每个光子从太阳核心走到表面需要4000亿年。
但这显然是错误的。因为太阳年龄才50亿年左右,太阳光已经照射地球几十亿年了。这是因为太阳密度并不是均匀的,有稀有密,而每个光子行进的路途也是随机的,并不是每个质子都会遇到,这样它们运行到太阳表面就远远不需要那么久了。
既然是随机漫步,有的光子走了捷径,遇到的质子少,或者反弹回去的概率小,而前进的概率大,就会较快的到达太阳表面;而有的光子“朋友”多,“猪队友”多,推推搡搡,被推回去的概率大,就老在能量的旋涡里纠缠,就老也到达不了太阳表面。
这样,照射到我们身上的太阳光子,虽然都是在太阳表面同一起跑线跑过来的,但它们的年龄完全不一样,有非常古老的,也有不太古老的,但最小年龄也有几万岁。
就是这样,欢迎讨论。
很多人回答的都有个误区,认为太阳光是核反应直接产生的,需要从太阳的核反区(内核)然后千心万苦到达表面,才能够被发射到宇宙空间 然后被我们接受。他们认为,光线从太阳内部到达核心的过程,光线会经历多次的电子吸收在发射过程,最终使得只有2光秒的距离,光线却要花费上万年。
其实,上面的解释完全是错误的,或者说太阳光并不是这么来的!
首先明确一点,我们看到的太阳光确实是8分钟前的。因为太阳距离地球的平均距离是1.5亿千米,光线走这么远也需要8分20秒。所以,我们从太阳表面接受到的光线,都是8面前太阳表面产生的。故而,假如太阳突然停止核聚变,不在释放热量和阳光,那么我们要等8分钟才知道。但像题目那样,说光线是几万年前太阳的,就不对了!
为何大家的解释不对去?首先,太阳的一切能量确实来自于核反应。核反应会释放出巨大能量,但这个巨大能量并不是指的光能,而是热能。热能和分子的运动有关,分子运动越厉害,那么物体就会越热。而太阳内部的核反应,就是通过热量的传递使得我整个太阳变得燥热。而热量可以通过辐射跃迁耗散掉,所太阳发出去的光,其实都是太阳表面热量的辐射跃迁而已,并非是从内部出来的。