Hvor lang tid tager det for fotoner at komme frem fra solens kerne til det ydre?

Solen er en brintkugle, der er så stor, at tyngdekraften i midten fjerner elektroner fra brintatomerne og skubber protonerne så tæt sammen, at de klæber til hinanden. "Klistringen" skaber til sidst helium og frigiver også energi i form af gammastråle-fotoner. Disse fotoner kører sig gennem partiklerne i solen og mister lidt energi undervejs og endelig går ud af solen som røntgenstråler, infrarødt lys og synligt lys. Stien fra centrum til fremkomsten fra solen tager mange skridt og mange år.
Gamma Rays

Oprettelsen af helium fra brint i solens kerne er en tretrinsproces, der direkte frigiver en gammastråle og frigiver indirekte en anden. Gamma-stråler er elektromagnetisk stråling, ligesom mikrobølger, radio og lysbølger, hvilket betyder, at de rejser med lysets hastighed: 300.000 kilometer i sekundet (186.000 miles per sekund). Solen har en radius på omkring 700.000 kilometer (435.000 miles). Så du med rimelighed kunne forvente, at en gammastråle kommer uden for solen ca. 2,3 sekunder efter, at den er oprettet. Men det sker ikke.
Kollisioner <<> I solens kerne er protoner og heliumkerner så tykke, at en udsendt gammastråle ikke kan komme meget langt, før den absorberes. Hvis du forestiller dig, at der udsendes en gammastråle lige ved midten af solen, begynder den at gå lige mod overfladen. Når det går ned i en proton er resultatet af kollisionen en proton med ekstra energi. Protonen opgiver den ekstra energi ved at udsende en anden gammastråle-foton. Men denne kunne gå i enhver retning - også lige tilbage, hvor det startede fra. Og så går det, med gammastrålen på vej fra den ene kollision til den anden, og ændrer dens retning, hver gang den absorberes og genudslippes. at holde fast i en lys stolpe for at stå op. Han vil komme til det næste lyspost, kun 10 skridt væk, men han er så beruset, at han ikke kan gå i en lige linje. Heck, han er så beruset, at efter at han har taget et skridt, kunne hans næste skridt være i enhver anden retning. Det er, hvad fysikere og matematikere kalder et "beruset vandre" eller "tilfældig gang" problem. Spørgsmålet er, hvor lang tid tager det denne fyr at komme fra den ene lygtepost til den næste? Svaret er, at hvis hans udgangspunkt og slutpunkt adskilles med 10 trin, vil det i gennemsnit tage ham 100 trin at komme dertil, er det 10 kvadrat. Det er den samme situation, som en gammastråle står overfor i solens kerne.
Antagelser

Når du prøver at løse et tilfældigt gangsproblem, er det vigtigste, du har brug for at vide, hvor stor trin er. Der er to problemer med at finde ud af det efter en gammastråle-foton i solen. For det første er forholdene ikke de samme i hele solen, så afstanden mellem gammastråle "går ned" med andre partikler ændres. For det andet har ingen nogensinde besøgt solens centrum, så der er alligevel nogle antagelser, der skal gøres. Der er alle mulige rimelige antagelser, der varierer fra en tiendedel af en millimeter til cirka en centimeter. Valget af denne afstand har stor indflydelse på tidsberegningen.
Hvor lang tid det tager

Solens radius er 700.000 kilometer, hvilket er 7 billioner "trin", hvis hvert trin er en tiendedel af en millimeter og 70 milliarder trin, hvis hvert trin er 1 centimeter. Fra den fulde gang-problem, ved du, at det gennemsnitlige antal trin, det tager for at få en bestemt afstand, er lig med kvadratet for antallet af trin, det vil tage for at gå i en lige linje. Så det ville tage 49 billioner billion trin på 0,1 millimeter og 490 milliarder billioner trin på 1 centimeter hver. Tiden det tager at rejse disse trin er den samlede afstand divideret med lysets hastighed. Så hvis du tror, fotoner kun bevæger sig 0,1 millimeter mellem styrt, vil det tage mere end en halv million år, før fotonen slipper ud af solen. Hvis du tror, det handler om en centimeter, vil det tage omkring 5.000 år for fotonen at komme uden for solen.