Sisältö
Aurinko on vedyn pallo, joka on niin suuri, että painovoimapaine keskellä irtoaa elektroneista vetyatomeista ja työntää protonit niin tiukasti yhteen, että ne tarttuvat toisiinsa. "Tarttuminen" luo lopulta heliumin ja vapauttaa energiaa myös gammasäteilyfotonien muodossa. Nuo fotonit kulkevat läpi aurinkohiukkasten, menettäen jonkin verran energiaa matkan varrella ja lopulta matkalla ulos auringosta röntgensäteinä, infrapuna- ja näkyvänä valona. Polku keskustasta aurinkoon nousemiseen vie useita vaiheita ja vuosia.
Gammasäteet
Heliumin luominen vedystä auringon ytimeen on kolmivaiheinen prosessi, joka vapauttaa yhden gammasäteen suoraan ja epäsuorasti toisen. Gammasäteet ovat sähkömagneettista säteilyä, samoin kuin mikroaallot, radio- ja valoaallot, mikä tarkoittaa, että ne kulkevat valon nopeudella: 300 000 kilometriä sekunnissa (186 000 mailia sekunnissa). Auringon säde on noin 700 000 km (435 000 mailia). Joten voisit kohtuudella odottaa gammasäteen pääsevän auringon ulkopuolelle noin 2,3 sekuntia sen luomisen jälkeen. Mutta sitä ei tapahdu.
törmäykset
Auringon ytimessä protonit ja heliumin ytimet ovat niin paksuja, että emittoitu gammasäteen kallistus pääsee hyvin pitkälle ennen kuin se imeytyy. Jos kuvittelet, että gammasäte lähetetään heti auringon keskelle, se alkaa suuntautua suoraan pintaan. Kun se kaatuu protoniksi, törmäyksen seurauksena on protoni, jolla on ylimääräistä energiaa. Protoni luovuttaa tuota ylimääräistä energiaa lähettämällä toisen gammasäteilyfotonin. Mutta tämä voi suunnata mihin tahansa suuntaan - edes taaksepäin mihin se alkoi. Ja niin se kulkee, kun gammasäde suuntautuu törmäyksestä toiseen, muuttaen suuntaansa joka kerta, kun se absorboituu ja emittoidaan uudelleen.
Satunnainen kävely
Kuvittele, että kaveri on niin humalassa, että hänen on pidettävä kiinni kevyessä pylväässä pystyyn seisomaan. Hän haluaa päästä seuraavaan valopylvääseen, vain 10 askeleen päässä, mutta hän on niin humalassa, että ei voi kävellä suorassa linjassa. Helvetti, hän on niin humalassa, että yhden askeleen jälkeen hänen seuraava askel voi olla mihin tahansa muuhun suuntaan. Se mitä fyysikot ja matemaatikot kutsuvat "juoppojen kävelyyn" tai "satunnaiseen kävelyyn". Kysymys on, kuinka kauan kestää tuon kaverin päästäkseen lampunvalolta toiselle? Vastaus on, että jos hänen lähtö- ja päätepisteensä on erotettu 10 askelmalla, päästäkseen hänelle keskimäärin 100 askelta kohti - on 10 neliötä. Se on sama tilanne, jonka gammasäde kohtaa auringon ytimessä.
oletukset
Kun yrität ratkaista satunnaisesti kulkevan ongelman, tärkein asia, joka sinun on tiedettävä, on kuinka suuret askeleet ovat. Gamma-säteilyfotonin selvittämisessä on kaksi ongelmaa auringossa. Ensinnäkin, olosuhteet eivät ole samat kaikkialla auringossa, joten gammasäteen välinen etäisyys "kaatuu" muiden hiukkasten kanssa. Toiseksi kukaan ei ole koskaan käynyt auringon keskustassa, joten joka tapauksessa on tehtävä joitain oletuksia. On olemassa kaikenlaisia kohtuullisia oletuksia, jotka vaihtelevat millimetrin kymmenesosasta noin senttimetriin. Tämän etäisyyden valinnalla on suuri vaikutus ajan laskemiseen.
Kuinka kauan se kestää
Auringon säde on 700 000 km, mikä on 7 biljoonaa "askelta", jos jokainen askel on millimetrin kymmenesosa, ja 70 miljardia askelta, jos jokainen askel on 1 senttimetri. Drinkards-walk -ongelmasta tiedät, että tietyn etäisyyden saavuttamiseen tarvittava keskimääräinen askelmäärä on yhtä suuri kuin niiden askelten lukumäärä, jotka se tarvittaisi kulkeakseen suorassa linjassa. Joten kesti 49 biljoonaa biljoonaa 0,1 millimetrin askelta ja 490 miljardia biljoonaa yhden senttimetrin askelta. Aika, joka kuluu näiden vaiheiden ajamiseen, on kokonaismatka jaettuna valon nopeudella. Joten jos luulet, että fotonit kulkevat vain 0,1 millimetriä kaatumisten välillä, vie yli puoli miljoonaa vuotta, ennen kuin fotoni paeta auringosta. Jos luulet sen olevan senttimetri, fotonin pääseminen auringon ulkopuolelle vie noin 5000 vuotta.