03.06 太阳光到底能照射到多远?

红色高地


我们离太阳大约1.5亿公里,太阳光传播到地球上需要8.3分钟。在地球上,我们可以看到明媚的阳光。但太阳光不止照射到了地球上,而且还散播到太阳系的各个地方,乃至遥远的宇宙。

那么,太阳光能够照射到多远的地方呢?

太阳光的来源

太阳诞生于46亿年前的太阳星云,这些星云主要来自于宇宙早期合成的氢和氦,还有很小的一部分来自于上一代大质量恒星的超新星爆发。太阳形成之后,核心区域一直在进行氢核聚变,从而产生大量的能量,这些能量以伽马射线和中微子的形式被辐射出去。

由于太阳内部的密度非常高,核心区域产生的伽马光子无法径直传播到太阳表面。经过与各种氢原子核的持续碰撞之后,光子抵达太阳表面需要成千上万年的时间,尽管直线距离只有大约3光秒。

太阳的亮度

太阳光发射出去之后,它们会以光速在宇宙空间中传播。在距离太阳越远的地方,看到的太阳会越暗,因为光的强度反比于距离平方。如果在距离太阳30天文单位的海王星上用肉眼看太阳,只能看到一个亮点,其亮度大约是满月的390倍。

如果在距离太阳56光年之处,太阳将会暗淡到肉眼不可见(虽然人类没去过这么远的地方)。不过,这并不意味着太阳光传播到那里就消失了,只是人眼无法感知到很暗的光。但借助天文望远镜,很容易就能看到太阳。

太阳光的传播距离

太阳发出去的光只要没有遇到东西被吸收,它们就不会消失在宇宙中,而是会一直在空间中以光速传播。宇宙空间几乎是空的,绝大部分太阳光都不会被物质吸收。有些太阳光即便被物质吸收,它们又会被再释放出来,并且损耗掉一些能量。例如,地球上的物体以及地球本身都会吸收太阳光,并且也会释放出一些太阳光,这就是我们所看到的反光。

虽然产生光需要消耗能量,但光的前进无需动力,因为光子的静质量为零,它们的传播不需要消耗能量。光的传播也无需介质,因为它们本质上是不断交替变化的电场和磁场,电磁场能够存在于空间中,不依赖于介质。

因此,大部分的太阳光可以在宇宙中不断前进。由于太阳在46亿年前诞生,所以最早的太阳光已经以光速传播了46亿光年。只是经过遥远距离的传播之后,太阳光的强度会极度衰减,难以从背景噪音中被分辨出来。另外,引力也以光速传播,所以太阳的引力目前最远可以作用到46亿光年之外。

如果46亿光年外的星系上有先进的外星文明,他们有能力聚集到极其微弱的太阳光,他们就能看到46亿年前的太阳。因为太阳在46亿年前发出的光抵达了那里,接收到这些光就能看到太阳的过去。

随着时间的推移,太阳光会继续在宇宙中传播。如果宇宙未来的时间是无限的,宇宙空间不会消失,那么,太阳光的照射距离也将会是无限的。就目前来看,空间在超光速膨胀,这意味着时间再多,太阳光也无法照射到宇宙中的每一个角落。

照射最远的光

由于光速是有限且是一个常数,那么,能够照射到最远距离的光,就是宇宙中最古老的光。宇宙在138亿年前形成,但致密的早期宇宙并没有自由光子。一直到宇宙诞生38万年后,自由光子才开始散播到宇宙中。

如今,这些古老的光子已经在宇宙中传播了大约138亿光年。它们还能被探测到,只是因为空间膨胀,使其变为肉眼不可见的微波,它们被称为宇宙微波背景辐射,这是宇宙大爆炸的一大关键证据。


火星一号


太阳光达到地球大约需要8分钟,飞行1.5亿公里。不过太阳光到达地球只占了非常小的一部分,大部分太阳光都飞向了浩瀚星际空间。与我们晚上看到天上星星的光线是一样的。

由于光线传播不需要介质,所以如果太阳光在传播的过程中没有被物质吸收,理论上就会一直传播下去。我们的太阳诞生了46亿年,这意味着太阳光能照射到46亿光年远的地方。如果太阳光经过的地方有地外文明存在,他们就可以接收到太阳光,甚至有可能分析太阳光的强度等确定地球等行星的存在。

由于光一生下来就以光速飞行,光的产生是需要能量的,因为光本身就是能量,不过光的飞行不需要任何能量,就是以光速飞行,这可以理解为是一种惯性运动。光没有静质量,所以不会停下来,除非被物质吸收转化为其他形式的能量。

不过这只是理论上的分析,实际上光在传播的过冲中波长会逐渐被拉长,因为我们的宇宙一直在超光速膨胀,在几十亿光年的大范围尺度下,太阳光会被拉伸,出现红移现象,最终成为微波,这就是宇宙微波背景的由来,也是宇宙大爆炸理论的一个有力证据。

总之,太阳光在遇到物质被吸收之前是不会消失的,会一直传播下去。不过在距离很远的地方,要观察到太阳发出的光也并不容易,毕竟太阳质量在恒星里面并不算很大!


宇宙探索


太阳是一颗恒星,它发出的光以每秒钟30万公里的速度在宇宙中传播着。就在我打完这一句话的时候,太阳的光已经在宇宙中奔跑了100万公里了。

从太阳表面出发的光会在8分20秒后照亮地球,12分钟42秒后照亮火星,大约4小时候照亮海王星,大约在5个半小时后抵达冥王星。此刻太阳发出的光大约在一年半后抵达太阳系的边缘,在4年零80天后抵达距离太阳最近恒星比邻星。大约2.4万年后,太阳光抵达银河系的边缘,254万光年后抵达银河系邻居仙女座星系。

图示:太阳和地球

太阳的光线能够照射到多远呢?科学家认为太阳起源于46亿年前,所以太阳的第一束光已经在宇宙中传播了46亿年了。它已经传播到了距离太阳46亿光年的宇宙深处了。如果我们此时正位于距离太阳46亿年的地方,用一个非常强大的天文望远镜捕捉到太阳这些最初的光线,我们就看到诞生之初的太阳。

图示:太阳诞生之初

大约再过60亿年左右,太阳走到了生命的尽头变成了一颗白矮星。此时太阳诞生是的第一束阳光已经传播到了距离太阳110亿光年的地方。如果那里有一群外星人发现了来自太阳的光线。它们看到是太阳刚刚诞生的情景,然而此时的太阳已经死亡了。

如果我们在房间里面点上一根蜡烛,就会发现在蜡烛的比较近的地方会比较亮,距离蜡烛越远,光线就会越暗。太阳也是这样。地球距离太阳1.5亿公里,地球被太阳照亮的一面是白天,白天非常的明亮。然而冥王星的白天亮度感觉就像地球上傍晚太阳落山后10分钟的样子。在距离太阳4.22光年的比邻星附近,太阳就和天上的星星没有什么区别了。

图示:在比邻星附近看到的太阳

虽然远到一定的距离,人类的肉眼就看不到太阳了。但如果借助天文望远镜还是能够看到它的。只要太阳光线在宇宙不被一些物质吸收,它就会一直传播下去。


兔斯基聊科学


答:天文学上不谈论天体的光线能照射多远,而是说在多远处看到一个天体有多亮;目前太阳的绝对亮度,我们在60光年远的地方,还能隐约看到太阳,而哈勃望远镜可以在140万光年远的地方看到太阳。


太阳的年龄大约是45.7亿年,所以太阳发出的光线,最远传播到了45.7亿光年外(不考虑宇宙膨胀效应),只有望远镜足够大,理论上就能看到太阳。

对于一个发光的天体,我们用视星等和绝对星等来描述天体的亮度,绝对星等描述天体的实际亮度,和观测距离无关;视星等表示观察者看到天体的亮度,和观测距离有关。

星等数值越高表示越暗,星等数值越低表示越亮,星等可以是负数,并定义视星等6为人类肉眼观测到的极限亮度;视星等小于6的天体,需要借助望远镜来观测,每级星等之间的亮度相差2.512倍。


在地球上观察时,几个常见天体的视星等为:

(1)太阳,视星等-26.7;

(2)月亮(满月),视星等-13;

(3)天狼星,视星等-1.45;

(4)织女星,视星等0.04;

太阳的绝对星等M=4.83,表示在距离太阳10秒差距(约32.616光年)处,看到太阳的视星等为4.83。

绝对星等和视星等之间的换算公式如下:

那么可以计算出,在d=56光年处,太阳的视星等大约为6,也就是人眼分辨的极限亮度。

地面上最强大的望远镜,可以看到视星等24的天体,相当于在22万光年外还能看到太阳。

太空哈勃望远镜可以看到视星等28的天体,相当于在140万光年外还能看到太阳。


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艾伯史密斯


太阳光从核心诞生,经过数万乃至数十万年的艰难反射和再吸收才能顺利到达太阳表面并继续向太空深处飞行


所以说我们沐浴的太阳光其实都是几十万年前就诞生了的“老光”,只不过这些“老光”从核心区飞到太阳表面需要数十万年,但从表面飞到地球仅需8分20秒左右,所以科学家们才会说人类看到的太阳是8分20秒前的太阳,不过实际上我们沐浴的太阳光子只是所有太阳光子中非常非常少的一部分,大部分光子都在以光速向着宇宙深处狂奔。

那么太阳光子究竟能跑多远呢?

这个答案并不好说,因为虽然光子一生下来就能以每秒三十万公里的速度飞奔,但它本身却非常容易被遮挡或者吸收,所以距离太阳越远就越难看清太阳,甚至在远离太阳一定程度后太阳就会“淹没”在漆黑的宇宙背景之中变得“肉眼”不可见。


那么如果抛开星际尘埃等一系列阻碍太阳光子传播的因素,太阳光能跑多远呢?

答案是无限远,只不过人类的眼睛根本看不到,需要借助专业设备从可见光波段之外才能看到“太阳光”,因为太阳光的强度在传播途中会迅速衰减,然后太阳光就会“融入”到宇宙背景辐射中。

不过太阳光虽然会衰减,但却并不会完全消失不见,而又因为我们的宇宙一直处于膨胀之中,所以才说太阳光的传播距离是无限的,不过考虑到太阳系诞生至今也才46亿年,所以太阳光最远也才飞到了46亿光年外,而整个可观测宇宙的半径是465亿光年。


其实光子并不是宇宙大爆炸瞬间就诞生的,而是大爆炸发生38万年后才出现的“老粒子”,所以天文学家很早就知道了从可见光波段是无法看到138.2亿年前的宇宙大爆炸的,这也是为什么射电望远镜以及即将升空詹姆斯.韦伯都着重于观测可见光波段之外的原因。


宇宙观察记录


照射,这个词应该不恰当。

天文爱好者的我,小时候,也想过同样的问题,我来给你回答一下吧。

首先无限远是绝对不可能的。任何光或者电磁波会衰减,太阳光也会衰减,并且遇到星际物质会受影响,光照强度和距离的平方成反比,距离越远,光照越弱。就越暗。

1.如果只说肉眼看,太阳的绝对星等4.8等。这也正好是我目视星等的极限,这亮度是很暗的星星了,也就是说32.6光年外太阳星等4.8等,在我肉眼几乎不可见又隐隐可见之间的亮度。

2.根据计算,1光年外太阳亮度为-2.7等,这亮度和木星差不多,但已经完全感受不到温度了。这个距离下已经不能用照射来形容了

3.如果要问太阳光最后一个光子能到达的距离,那我计算不出来,不会那些公式。

4.如果用望远镜看到也算,那不同望远镜能力不同,哈勃望远镜可以看到的极限星等达到恐怖的29等,这么算,太阳在200万光年处亮度约为29等,刚刚能引起哈勃望远镜拍摄的照片上感光出一个微弱的一个像素的极其微弱的亮点。这个距离正好是m31仙女星系的距离,2000亿亿公里啊!

5.太阳诞生以来约50亿年,理论上太阳的光子就可以传播50亿光年的光行距离,用宇宙膨胀的理论来算,50亿光年对应的红移,共动距离大概能有60亿光年的距离,这应该就是理论上太阳光传播的最远距离。

最后来张照片,借用天文群里一个爱好者拍的m101风车星系镇楼(附带一张百度百科该星系数据截图)




白起h冷血将军


太阳光到底能照射到多远?

天文上从来都不用光能照射多远来形容一个天体!就像不用看多远来形容一具望远镜的性能!因为这两个都无法表示出天体和望远镜的特性!形容一颗天体,在星图中我们会用不同大小的斑点来表示星等差异,也许更详细的资料中会有恒星的绝对星等、距离以及光谱等参数,能照射多远是不会出现的,从理论上看,如果没有遮挡的话,恒星的光子一直可以运动到宇宙的尽头,也就是空间和时间最前沿的区域,直到混沌阻挡了前进的脚步,但理论上宇宙却是无限大的!

只要望远镜口径足够大,那么就能收集更多的更遥远的天体的光线,而得以在CCD上留下踪影让我们认为那个不是噪点,而是实实在在存在的星点!不过要说明一下的是,太阳诞生也就50亿年左右,简单的说太阳诞生刹那的光子到现在为止也就到了46亿光年以外!

看起来宇宙也确实够大,太阳光也就走了部分宇宙而已,要知道它可是在将近50亿年前出发的!但我们要说明一下的是太阳光真的有传播极限,为什么呢?因为宇宙正在加速膨胀,这个膨胀的速率约为68.7KM/S/MPC,即宇宙在百万秒差距(约326万光年)的距离上,膨胀速度增加68.7KM/S,简单的计算下,宇宙大约在144亿光年外膨胀速度就超过了光速!但其实宇宙在134亿光年后其光谱频移就到了红外波段,136亿光年后光学望远镜已经无能为力,但最终连射电望远镜也只能徒劳无功,因为宇宙的真相在微波背景辐射之后,终极的秘密需要用引力波来探测!

所以真正意义上的“光”确实是有极限的,因为最终所谓的光探测上将不会再有建树,比较近的未来是红外波段,所以詹姆斯韦伯的主镜是镀金的,稍远的未来是微波射电波段,更远的未来只能去月面建立低频射电波段,更遥远的未来那么只能是引力波,因为我们已经追到了宇宙时空界限的脚后跟,所有手段都已经失效了,唯有引力波!

回到标题,太阳光能传多远?46亿光年而已!可观测宇宙有多大?930亿光年!太阳光永远都追不上宇宙膨胀的脚步,因为宇宙在144亿光年外膨胀速度超过了光速!


星辰大海路上的种花家


理论上,太阳光的照射范围是无限的,能到达整个宇宙的,但是一方面宇宙中有大量的暗物质,尘埃,星体,黑洞。这些都能够阻碍光在宇宙中的传播,另一方面太阳是一个中等恒星,它发出光的强度不是持别大,因此在传播了一段距离以后,会因为强度减弱观察不到,但依旧是存在的。同时也与光在宇宙中的传播,具有很强的方向性有关。

如果太阳发出光线没有被东西阻挡和吸收扭曲的话,是无限远的。我们人类的望远镜之所以能观察到十几亿光年或上百亿光年的星系,就是因为它的光线能到达地球。不过,我认为太阳光已经大约到达50亿光年处了,可能有人好奇,认为我这么肯定太阳的光芒已经到达50亿光年处了,其实这是一个很简单的问题,因为太阳已经发光了50亿年了。从太阳发射出它的第一缕光芒至今,太阳光已经在宇宙空间中运行了大约50亿年了,所以,现在的太阳光已经抵达大约50亿光年处的宇宙空间了。





用户4546779864196钟


这个是好问题,超出了现有的科学原理,换句话说,需要探索新原理与新机制。

网上达人不要断言说——这个问题不成立,也不要牵强附会的煞有介事的解释一通。

以下笔者的探讨供参考,所依据的是超数学对称(CTP)的超对称原理,为前沿学者推重。

先来看看若干现象。

我们知道,萤火虫发光照射的距离很短,因为离的稍远一点就朦朦胧胧了。


手电筒的照射距离,要远的多,因为电池电化学功率比萤火虫生物电功率大了很多。

灯塔的照射距离,就不一般了,数十海里远的船舶就看到它,所以可用来指明航向。

月球对太阳的反射光,作为二次光源,可以轻易照到地球,其光程至少四十万千米。

太阳,因为占太阳系99.8%巨大质量,作为恒星的照射距离,可照射到太阳系边缘。

脉冲星,作为超大质量的中子星,照射距离可达数亿光年,射电望远镜可接收到她。

由此可推:光程(L)与光源电子动能成正比,与外空间光子的基底密度(ρ₀)成反比,即

L=kE/ρ₀,而E=½mv²=hf=hc/λ,则有:L=khf/ρ₀=½kmv²/ρ₀...(1)

光子基底密度(ρ₀)需实验测定。可按微波背景T=2.725K暂定为:ρ₀=1.35×10⁻²⁵kg/m³

式(1)的k叫光程系数,其量纲方程,可以写成:[k]=[s²m⁻³],意味着:光程系数与时间平方成正比,与真空引力场的体积成反比。

简介基底光子的计算原理:

①系统惯性质量(M)=真空场引力质量(M₀):M=Vρ=M₀=V₀ρ₀...(2)。

②根据电子湮灭方程,有:光子质量≡电子质量,即:m₀=m(e)=9.11×10⁻³¹kg...(3)

理论上的频率可以远低于1Hz,以至于光程可能无限长。实际不然。

根据熵增原理,光能与光频会不断衰减,最终在在0

电子动能Ek,是光源中的核外电子运动对应激发电磁波的动能,这里有两个要点:

①不考虑原子内亚原子激发原子光谱的固有能量,因为问题涉及外力作用于固有原子。

②光子是真空场的固有物质,光子是光源震荡出来的,不是光源释放出来的。

初步结论:可按方程(1)估算光的最大行程,关键是宇宙背景辐射的基底光子密度。

由于光程系数取决于天文学实验的统计数据,笔者没这个条件,暂定k=10²[s²m⁻³]。

例1:萤火虫发绿光,波长λ=5×10⁻⁷m,基底光子密度ρ₀=1.35×10⁻²⁵kg。求绿光照射距离。

解:将数据代入(1):L=khc/λρ₀=10²×6.63e-34c/(5e-7×1.35e-25) =3×10⁵[km],绿光最远照射30万千米,至此彻底消弭为基底光子。

例2:设太阳热核反应激发的伽玛线频率上限为f=10²³Hz,基底密度按ρ₀=1.35e-25kg/m³。求这种伽玛线的最远光程。


解:L=khf/ρ₀=4.9×10¹⁶[m]=5.2光年。这也意味着:太阳引力场或太阳系的半径,远超目前估计的1~2光年。

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物理新视野


理论上来说,太阳光可以照射的无限远,太阳光其实就是一个又一个光子,这些光子被太阳抛射出来之后,会以光速往外传播,那么这些光子的结局有这么几种。

第一种是被吸收,太阳的光子在传播的过程当中,会被宇宙中的一些物质吸收,这些被吸收的光子要么转变成其他的基本粒子,要么经过能量的跃迁之后,物质再重新释放出光子。

第二种是被困住,例如黑洞,黑洞的引力非常大,它会造成时空的弯曲,太阳的光子一旦被黑洞吸引之后,就会被困在黑洞里面,但黑洞之所以能困住光子,不是因为它像吸铁石一样吸住了光子,而是把光子行进的路线改变了。

举个例子好了,光子本来行进的路线是一条笔直的马路,但黑洞的出现却把这条马路变弯了,于是光就顺着这条弯曲的马路,一步一步走到黑洞的中心去了。

那么在量子力学的当中,光子的寿命是无限的,所以只要太阳释放出的光子,不被宇宙中物质所吸收,不被黑洞吸引进去,这些光子就可以从宇宙的一头,飞到宇宙的另外一头。

考虑到宇宙几乎是平直的,所以宇宙的范围应该也是无限的,那么在一个无限的时间之内,太阳的光就可以传播到无限远的宇宙空间。


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