每一寸射在你臉上的陽光,都有數萬年的歷史

光的傳播需要時間,如果太陽立即熄火,我們將在8分半鐘以後才能知道。地球繞太陽公轉的距離平均為1.5億公里,有時多一點有時少一點,因為我們的軌道實際上是一個橢圓,而不是一個圓,光以最快的速度傳播,速度約為300000千米每秒,與地球的距離除以該速度即可得到500秒,幾乎是八秒半。那是光子從太陽到達地球所需的時間。

每一寸射在你臉上的陽光,都有數萬年的歷史

但是我們看到的陽光最令人驚奇的地方是,它實際上已經年齡非常大了。有幾萬幾十萬那麼老。

那麼問題來了,如果光子需要8分鐘能從太陽表面傳播太陽到地球這麼遠的距離。那麼從太陽裡出來,頂多也就一秒吧。

那到底是發生了什麼使它這麼老呢?

光子的直線速度確實有30萬千米每秒,但在太陽之內的旅程並沒有這麼順利。光子是太陽內核反應的副產物,比如說比如氫聚合成氦。太陽的核心以每秒爆炸數10億枚氫彈的能量向外釋放壓力,但同時又因為引力的緣故,所有壓力不得不被禁錮在太陽核心內部。類似一顆充滿核聚變能量的氣球,在塌縮與爆炸之間取得平衡。這種穩定的平衡態使光子很難離開太陽。在太陽核心內部,所有的這些聚變反應都會釋放大量的伽馬射線。

每一寸射在你臉上的陽光,都有數萬年的歷史

伽馬射線作為高能光子,在他出生之後便朝一個方向上運動,直到它與太陽內部的其他粒子碰撞,從一個方向彈到另一個方向。這些高能光子在太陽內部的其他粒子間不斷反彈時,不會放慢速度,因為他們一直都在以光速傳播,但是他們會逐漸失去能量。這些能量都被其他粒子吸收了。這些高能粒子沿著運動路徑,損失越來越多的能量。從伽馬射線不斷衰弱到x射線,紫外線 紅外線 可見光,直到光子最終逃逸出太陽。

每一寸射在你臉上的陽光,都有數萬年的歷史

由於每個光子在跑出太陽之前,都需要在太陽內與其他粒子一直不間斷的反彈,做隨機遊走式的布朗運動。如果你不能理解,可以想象你在以隨機轉動的方式,去復原一個打亂的三階魔方。這幾乎是不可能的。而太陽內部粒子的平均距離為1×10^-10米,而太陽的體積為1.412×10^18立方千米。現在你在用隨機轉動的方式復原一個上億階的魔方,腦子炸掉了嗎?對光子來說,這是一個漫長的反彈過程。想要計算答案需要動用大型計算機,我們可憐的小腦袋知道答案就好了。


我們省掉計算過程,最終得到光子要逃出太陽,大約需要17萬年。以人類的生命尺度難以衡量宇宙的時間,甚至比不得一粒光子。但人類的求知慾總會讓我們走的更快,更遠。


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