颠覆你的认知,我们看到的太阳并非8分钟前的,而是十几万年前

2021-04-14 07:34:31 没心没肺

当然,阳光是在八分钟前。太阳与地球的平均距离为1.496亿公里。光从地表到达地球大约需要500秒,1分钟是60秒,也就是说太阳光到达地球大约需要8分20秒。所以我们看到的阳光都是8分钟前出来的。

大家可能在一些科普书或者文章里看到过阳光原理。太阳通过重力导致核心压力增加,温度上升。当堆芯压力和温度达到足够高的时候(约3000亿个大气压和1500万开尔文),堆芯氢气就会被点燃进行核聚变,同时释放出大量的能量,包括中微子和高能光子。

在继续之前,我们可以看看太阳的结构。

根据目前的理论模型,太阳内部从内到外分为不同的区域:氢聚变所在的核心区域(大约在中心半径的1/4以内)、光子向外辐射的辐射区域(在半径的1/4到0.86倍以内)、进行热交换的对流层(在半径到表面的0.86倍以内)、发射黑体辐射的光球层(表面厚度约500公里,这里,

如前所述,核心区氢核反应后释放出大量中微子和高能光子,其中中微子不参与电磁相互作用,个极小,因此中微子在太阳的等离子海洋中辐射几乎不受阻碍。由于中微子质量极小,接近光速,所以经过氢核反应辐射后,实际上会在8分钟左右到达地球。但由于上述原因,大部分会不受阻碍地穿透地球,不会从太阳给地球带来任何能量。很少部分会与地球物质相互作用并释放能量,包括那些被地球中微子探测器截获的能量。

但是高能光子的运气就没那么好了。它们被氢核聚变反应辐射后,由于光子本身参与电磁相互作用,很快被核心附近的等离子海洋吸收。但由于极高的能量,吸收的辐射很快又被释放出来,极高的能量产生的辐射压力抵抗重力向内收缩的压力,达到一种微妙的平衡,使氢核聚变可以相对缓慢地进行,而不会像氢弹一样一次性点燃并消耗掉所有的核心氢。由于这种微妙的平衡,我们的太阳可以稳定地照耀100亿年。

这种辐射的能量在向外传播的过程中逐渐减少。随着离核心的距离增加,温度逐渐降低,辐射光子的频率也相应降低。从核心区的伽马射线,到辐射区的X射线,再到远紫外线和紫外线,当它到达表面的光球层时,其热辐射光谱的峰值已经在可见范围内。所以我们看到的大量阳光是可见光,这其实是自然选择的结果。

从伽玛射线到可见光,铬的吸收释放过程有点曲折离奇。类似于散射过程,没有确定的路径。所以这些伽马光子从核聚变到到达太阳表面的时间也是不同的,最终的频率也是不同的。

太阳光的光谱是与温度密切相关的黑体光谱。黑体光谱是一个连续的光谱,其中有各种频率的光子,而太阳表面温度约为5770K,对应的黑体辐射光谱峰值在黄光和绿光附近,所以太阳光辐射主要集中在可见光附近。

虽然核心辐射到达太阳表面的时间不同,频率也不愿意,就像它的辐射频率有一个峰值个一样,它到达表面的时间也有一个平均值个,大约是几万年。但显然,最后的个光子不再是核心产生的个光子。既然太阳是黑体辐射,黑体辐射就是表面温度产生的热辐射。所以,虽然太阳因为核聚变而发光,但太阳光实际上来自地表,所以大约80分钟就到达了地球。

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