太阳|我们看到的太阳光究竟是8分钟前的,还是上万年前的?
光的传播需要时间 , 我们看到的都是过去式 。
地球与太阳相距1.5亿公里 , 光每秒能在真空中传播30万千米 , 则太阳光从太阳表面到达地球大约需要8分20秒 , 因此我们从地球上看到的太阳是8分钟之前的太阳 。
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那么为什么有观点认为太阳光是上万年前发出的?
世界上任何温度在绝对零度(零下273.15℃)之上的物质都能够发出红外光(红外光是一种比可见光频率低的电磁波 , 肉眼不可见) 。 太阳之所以能够发出可见光 , 是因为太阳内部在进行着核反应 , 核反应产生的光和热加热了整颗太阳 , 太阳上的物质被加热到上万度的高温 , 然后才向外辐射太阳光 。 核心处产生的光除了能够加热整颗太阳 , 还需要抵抗来自太阳外壳物质的重力 , 这也是太阳能长期保持平衡的原因之一 。
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上图为太阳内部正在进行的核反应过程 。
【太阳|我们看到的太阳光究竟是8分钟前的,还是上万年前的?】
太阳依靠核聚变反应发光发热, 而核聚变反应主要位于太阳中心地带 , 那里的温度高达1500万℃ , 压强是地球大气压的3000亿倍 , 太阳光就产自那儿 。 为了产生这些光 , 太阳每秒钟要损失大约400多万吨的物质 , 不过这对太阳来说连九牛一毛都算不上 。 太阳半径大约为70万千米 , 理论上来说 , 光子以光速到达太阳表面仅需要两秒多时间 。 然而事情并没有这么简单 。
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太阳主要由氢和氦等元素构成 , 物质都是处于等离子状态 , 这些光要想到达太阳表面 , 就必须穿越重重障碍 。 当光子穿过这些等离子体时 , 会与质子、电子等发生碰撞 , 不断经历吸收再发射的过程 , 并且整个过程中的运动方向是随机的 , 光子也并不会和所有的粒子都发生碰撞 。
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经过复杂的计算 , 发现光诞生后到达太阳表面至少要经历上万年的时间 , 有的甚至要几十上百万年时间 , 然后才能从太阳表面到达地球 。 这就是上万年那个说法的来历 。
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上图揭示了光在太阳内部的大致传播过程 。
然而上述观点中 , 从太阳中心区域到达太阳表面 , 整个路程被认为是同一个人硬着头皮走完的 , 其实并不是 。
核聚变反应过程中释放的光是伽玛射线 , 也就是频率极高的电磁波 , 这种光对人体有害 , 人眼也看不到 。 光在传播过程中 , 不断经历吸收再辐射的过程 , 光的能量和频率不断衰减 , 最终才形成了X光、紫外光、可见光等光线 。
如下图所示 , 从左到右 , 光的频率不断衰减 。
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一个光子从诞生到吸收 , 整个生命过程就终结了 。 光被太阳内部的物质吸收后 , 受激回落 , 又会向外发射出频率和能量更低的电磁波 , 新的光子又诞生了 。 光在太阳内部的传播 , 就是不断重复这样一个过程 , 经历千难万阻最终才到达太阳表面 。 而光子直接从太阳中心到达太阳表面的可能性为0 。
简单来说 , 太阳核反应区诞生的光并不能直接到达太阳表面 , 需要经历无数次死亡及重生 。 你现在看到的那个他 , 早已不是原来那个他 , 到达太阳表面的光早已不是最初的那个光 。
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