03.07 我們看到的太陽光究竟是8分鐘前的還是幾萬年前的?

宇宙觀察記錄


兩種說法都對,太陽表面的光要8分20多秒到達地球,而這些光產自於太陽核心區域,需要數萬年才能從太陽核心區到達表面,然後才是沿直線傳播到地球。

光是一種能量現象,太陽內部發生著劇烈的核聚變反應,核聚變過程中有質量損失,結果就是產生大量能量,包括光子,而光子這種東西雖然沒有靜質量,仍會和物質發生作用,能量被吸收、轉移。太陽內部物質緻密,粒子之間隨機碰撞,光子也可以和太陽核心區的物質元素原子核相作用,將能量傳遞給其他物質,使得太陽內部有1500萬度的高溫,同時抵抗著太陽的引力,使得太陽核心區壓力、溫度足夠高,同時也使得光子等都是隨機遊走的,沒有明確的方向,實際活動的距離要遠遠超過太陽核心到表面的距離,只有到達太陽表面的時候,由於太空中物質稀疏,光子才能沿直線傳達到地球。

根據科學家們的測算,太陽核心區域產生的光子要到達太陽表面需要數萬年時間,再傳到地球又需要八分半,八分半這點時間相較於光子在太陽內部的遊走時間簡直不值一提,這是從光的產生、光在太陽內部、太空中傳播的全過程來說的。由於光速是一定的,大家都知道,近似30萬公里每秒,地球和太陽的距離在1.49億公里左右,距離除以光速,就可以輕易地計算出太陽光從表面到達地球的時間,也就是八分鐘多一點,這僅僅通過光在真空中傳播的過程計算的。

我們能看到物體,是由於產生於幾萬年前、八分半之前從太陽表面傳遞過來的,兩種說法都不算錯。不過光實際上也不是直線傳播,而是沿著空間中最短的路徑傳播,恆星等大質量天體引起的時空彎曲使得光實際傳播的距離要大於太陽和地球之間的直線距離。


來看世界呀


相信很多人都聽說過這種說法:我們看到的太陽是8分鐘之前的太陽(實際是8分20秒,一般說8分鐘),這個很好理解,畢竟地球距離太陽1.5億公里,光飛行1.5億公里的時間大約就是8分鐘,所以我們看到的是8分鐘之前的太陽並沒有毛病!

不過如果你深入地瞭解了太陽的發光原理和整個進程,就會明白我們看到的太陽光雖然是從太陽表面發射出來的,但嚴格來說太陽表面並不能產生任何光線,光線產生的根源在太陽的核心,也就是太陽核心的核聚變!

太陽半徑大約70萬千米,這個距離光速飛行只需要2秒多一點的時間!那麼太陽核心產生的光真的只需要2秒就能飛行到太陽表面嗎?

事實上遠非如此!核聚變產生的光線需要歷經千辛萬苦才能到達太陽表面!因為太陽內部充滿了氫和氦,產生的光線會不斷地被電子吸收然後再釋放,太陽內部巨大的壓力讓電子的密度也非常高,不斷地重複吸收釋放這個過程,所以光線吸收釋放的過程也非常漫長,從太陽核心到達表面需要大約十萬年時間!

所以我們看到的太陽是十萬年前的太陽?這種說法也並不嚴謹,有點“偷換概念”的味道,畢竟不管太陽內部經歷了什麼,我們只會注意到從太陽表面發出的光需要多長時間到達地球!

所以,我們看到的太陽是多長時間以前的太陽並不重要,重要的是我們需要了解太陽內部產生光線的機制,明白光線是如何到達太陽表面的,明白了這些,問題也就變得非常簡單了,就看你從哪個角度去理解了!


宇宙探索


很多人回答的都有個誤區,認為太陽光是核反應直接產生的,需要從太陽的核反區(內核)然後千心萬苦到達表面,才能夠被髮射到宇宙空間 然後被我們接受。他們認為,光線從太陽內部到達核心的過程,光線會經歷多次的電子吸收在發射過程,最終使得只有2光秒的距離,光線卻要花費上萬年。



其實,上面的解釋完全是錯誤的,或者說太陽光並不是這麼來的!

首先明確一點,我們看到的太陽光確實是8分鐘前的。因為太陽距離地球的平均距離是1.5億千米,光線走這麼遠也需要8分20秒。所以,我們從太陽表面接受到的光線,都是8面前太陽表面產生的。故而,假如太陽突然停止核聚變,不在釋放熱量和陽光,那麼我們要等8分鐘才知道。但像題目那樣,說光線是幾萬年前太陽的,就不對了!

為何大家的解釋不對去?首先,太陽的一切能量確實來自於核反應。核反應會釋放出巨大能量,但這個巨大能量並不是指的光能,而是熱能。熱能和分子的運動有關,分子運動越厲害,那麼物體就會越熱。而太陽內部的核反應,就是通過熱量的傳遞使得我整個太陽變得燥熱。而熱量可以通過輻射躍遷耗散掉,所太陽發出去的光,其實都是太陽表面熱量的輻射躍遷而已,並非是從內部出來的。


科學探秘頻道


我們都知道光在宇宙中的傳播速度是每秒鐘30萬公里。所以光的傳播是需要時間的。既然光的傳播需要時間,那麼也就是說我們看到的物體都是過去的影像。例如太陽到地球的平均距離大約是1.5億公里,因此太陽光線到達地球需要大約8分鐘的時間。因此,我們就說我們看到的太陽是8分鐘以前的太陽。

圖示:太陽和地球

雖然太陽的光線從太陽的表面出發到達地球需要短短的八分鐘的時間,但是科學家發現太陽的光線中的光子產生併到達太陽的表面卻需要長達15萬的時間。這聽上去很不可思議。這是怎麼一回事呢?

弄明白這個問題,我們先要了解一下太陽的光是怎麼產生的?太陽是一顆恆星。恆星是能夠自己發光發熱的。太陽的結構從內到外依次可分為核心區、輻射區、對流層、光球層、色球層和日冕層。從太陽中心到0.25個半徑的太陽核心區是太陽光子的源頭。這裡的核聚變反應在釋放出巨大能量的同時也釋放出了大量的光子。

圖示:太陽的內部結構

這些太陽核心產生的光子要到達太陽表面並不是一件容易的事情。太陽的光子在核心區產生後就會進入到輻射區。進入到輻射區的光子不會以直線的方式到達太陽表面。它在向著太陽外部運動的同時會遇到大量的阻礙。

它們大約每前進1微米就會被太陽內部的原子吸收。當這個原子吸收了光子攜帶的能量後會被加熱,加熱後的原子又會把吸收掉的光子再次釋放出來。而被釋放出來的光子再前進一段距離又會被其它的原子吸收,然後再次被釋放出來。這種光子被吸收釋放和再次被吸收釋放的過程在太陽內部大約要持續15萬年!

而光子在太陽內部的這種運動過程,科學家們稱之為“隨機漫步”。意思就是漫無目的的向著目標靠近。

當太陽內部產生的光子經過漫長的15萬年來到太陽表面後,那麼它到達地球就只有8分鐘的路程了。所以我們看到的太陽是8分鐘以前的,但是這些太陽光子卻在太陽的內部十幾萬年以前就產生了。











宇宙生命之謎


借用一句時髦的話來說,我們看到的太陽光是當下的。

沒錯,壓根兒就沒有什麼8分鐘,或者什麼幾萬年那麼一說。無論長短,任何時間差都是沒有意義的,因為在宇宙中最快的信息傳播速度面前,光的任何表現都具有同時性,光在不同的空間位置之間架起了一個超距的橋樑,它讓不同的位置變成了同一時間。這時的任何一個光子,不僅僅只是原子運動信息的傳遞者,也是一個時間公式的等號,這個等號把光子被髮射和被接收的兩端連結起來了!


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眾所周知太陽距離我們1.5億千米,而光速是每秒三十萬公里,這樣算下來太陽光需要8分20秒才能到達地球,所以我們看到太陽永遠都是8分20秒之前的太陽,然而事實卻並沒有怎麼簡單。

我們看到太陽光是從太陽表面飛到我們眼睛裡的,但太陽表面的光卻生成於太陽核心區域,氫元素在太陽核心1500萬度的高溫和3000億地球大氣壓不斷髮生核聚變反應,產生的光子理論上只需要兩秒多一點就能飛到太陽表面。

但太陽核心產生的光子在傳播途中會不斷受到電子的阻礙和其他物質的吸收散射,如此一來每秒三十萬公里的光子就像一個喝醉的人一樣在行進的路上跌跌撞撞,本來只需要兩秒多就能走完從太陽核心到表面這70萬公里的路程,但因為有物質阻擋在光子的前進線路上,所以太陽核心的光子平均需要兩萬年才能到達太陽表面,然後再用8分20秒飛到地球。

真正能衝破重重阻礙從核心區到達表面的光子只是極少數,大部分光子在途中就被吸收或者完全消耗了。阻礙光子從核心到達表面的最大因素就是那些帶電粒子,它們會與飛行途中的光子頻繁相互作用,最終讓光子原本兩秒多一點的飛行時間變成平均時長兩萬年的漫長旅途。

我們只能看到太陽的表面,而表面的光飛行8分20秒後才能被我們看到,因此說我們看到的是8分20秒前的太陽並不錯誤,但我們同時也要知道飛到我們眼裡的這些太陽光子平均年齡兩萬歲。


宇宙探索未解之迷


可以這樣理解:照射到我們身上的每一個光子,都是在太陽表面同一個起跑線上出發過來的,經過約500秒時間傳輸,行程約1.5億公里。

但這些光子有老有少,年齡不一,或者說它們最早母體生成年代都很古老。

這些光都是太陽中心核聚變釋放出來的。太陽中心有1500萬度高溫和3000億個大氣壓強,在這樣的極端環境下,氫的核外電子被驅離,氫核發生融合,每時每刻都有4個氫核融合成一個氦核,並釋放出巨大能量,這個能量的表現形式就是電磁輻射,而電磁輻射的載體或者說傳播媒介就是光子。

太陽的氫核聚變是一個複雜的過程,第一步是氫元素的同位素氕核聚變為氘核,並釋放出一箇中微子和正電子,正電子很快遇到周圍的電子而湮滅,釋放出兩個光子。

這樣,我們太陽最古老的兩個光子就誕生了。然後,氘核與一個質子結合形成氦-3,隨著一系列的核聚變反應,最終才融合為氦-4,在這個過程中會不斷的釋放出光子。

光子有個特性,在運行過程中,遇到有質量的粒子,比如質子、電子就會發生能量交互作用。

這有點像一個絮叨的老太太,走一步遇到一個熟人,就要扯上一番,交流各自所見所聞。雖然光子這個“扯”時間極短,但它不但是扯還要碰撞,這樣一碰,就可能轉變了方向,有時向前,有時向後,有時向左,有時向右,這樣搖搖擺擺的進兩步,退一步,有時候還會進一步,退兩步,在一個地方轉圈圈。

有人會問了,光子不是每秒30萬公里嗎,怎麼會這樣搖搖擺擺的比螞蟻還慢?是的,原則上你理解的沒錯,光子一出生,在真空中運行速度就是每秒30萬公里,但請記住,是在“真空”中,而太陽內部不是真空。

這樣光子雖然以每秒30萬公里速度前行,但每前行一步,都會遇到一個“朋友”,被扯住或者被偏轉方向,這樣彎彎曲曲一天還前進不了10米,而太陽的半徑有69.6萬公里,我們算算,走完這段路需要多久?

事實上,每個光子每天能夠向太陽表面運行多少米,要看這個光子的運氣,有的並不一定能夠走十米,甚至一米也走不了。

光子每遇到一個質子就會發生能量互換或者反彈、轉變方向。根據太陽密度計算,如果質子分佈是均勻的,那麼每個質子的平均距離為1埃(100億分之一米),這樣光子每行進1埃就要被碰撞一次,每個光子從太陽核心走到表面需要4000億年。

但這顯然是錯誤的。因為太陽年齡才50億年左右,太陽光已經照射地球幾十億年了。這是因為太陽密度並不是均勻的,有稀有密,而每個光子行進的路途也是隨機的,並不是每個質子都會遇到,這樣它們運行到太陽表面就遠遠不需要那麼久了。

既然是隨機漫步,有的光子走了捷徑,遇到的質子少,或者反彈回去的概率小,而前進的概率大,就會較快的到達太陽表面;而有的光子“朋友”多,“豬隊友”多,推推搡搡,被推回去的概率大,就老在能量的旋渦裡糾纏,就老也到達不了太陽表面。

這樣,照射到我們身上的太陽光子,雖然都是在太陽表面同一起跑線跑過來的,但它們的年齡完全不一樣,有非常古老的,也有不太古老的,但最小年齡也有幾萬歲。

就是這樣,歡迎討論。


時空通訊


太陽距離地球1.5億km,光速是30萬km/s,太陽光從太陽傳到地面需要8分鐘。但最新研究表明,太陽內部的光子從誕生之時起,要到達太陽表面需要2萬多年左右。

這樣說來,我們看到的太陽光是2萬多年以前的?下面我們就來看看是為什麼?

太陽能有如此巨大的能量,那就是它的內部在1500萬℃、3000億個氣壓的環境下,無時不刻都在進行著氫氦聚變反應,反應過程中的高溫產生的光子要到達太陽表面,沒有想象中那麼快捷。

產生的光子在太陽內部會受到無數電子的阻擋以及元素物質的吸收等障礙,即使是宇宙中速度最快的光子也要在太陽內部處處“碰壁”,原本只需2秒的路程,卻要“擊敗”無數個“關卡”,比“關雲長過五關斬六將”不知厲害👍幾個n倍的難關,約2萬年後才千迴百轉的到達太陽表面,有的甚至幾億年了還在原地“打轉”呢。



而能成功到達太陽表面的光子只是小部分,很多在半路上已經“壯士未捷身先死”,被內部物質給吸收了。

看來經過漫長的2萬年到達太陽表面的光子已經是很不容易了。然後這些“勝出者”可以暢通無阻的光耀四方了。


弄潮科學


兩種說法都不算錯,主要看光具體從哪出發了?如果光從太陽表面出發,到達地球大約8分20秒,而如果光從太陽核心出發達,到地球至少需要10萬年。表面的光到達地球的時間很好理解,日地距離1.5億公里除以光速就行了,主要是其核心的光要跑出來為什麼要這麼久?

太陽核心在發生什麼?

天空中不斷髮光發熱的太陽,它那看似無窮盡的能量到底是從哪來的?最早搞清楚這個問題的人是美籍德裔物理學家漢斯·貝特(Hans Bethe)。

1939年,貝特推測出太陽能源可能來於內部氫核聚變成氦核的熱核反應,並提出是由4個質子(即氫原子核)聚合到一起變成一個氦原子核,這就是質子–質子鏈(pp鏈)模型。但實際上要完成這個聚合反應是相當困難的,一次可能都需要百萬年的時間才能完成,不過太陽的核心每秒可以發生約9×10^37次這樣的反應,所以才能讓太陽持續地進行著氫聚變。

核心處之所以能如此順利地發生PP鏈反應,是因為這裡溫度達到了1500萬攝氏度,巨大的壓強把核心處的物質密度壓縮到了150,000 kg/m^3,差不多是鉛的13倍。

太陽輻射層裡的彈球機

光要從核心區出發到達輻射層,即到達太陽直徑70%的位置,需要從核心區緊密的粒子之間一點一點的撞出來,到達輻射層頂部後溫度大概會降到150萬攝氏度,密度也會隨著向外溫度的下降而降低,但即便如此,在這段路程中,平均來說,一個光子向外傳播不到一釐米就會撞上別的物質並被彈開。

如果你能鎖定一個光子,觀察它向外傳播的路勁。你會發現它像一個彈球一樣在裡面竄來竄去,兜兜轉轉10萬到100萬年才能從這個如彈球機一樣的區域中走出來。

太陽對流層電梯

輻射層再往外就是對流層。光到達對流層後,會被這裡的氣體吸收,氣體被加熱後就會上升到達光球層後,又釋放出光子,冷卻下沉回去。光子就像坐電梯一樣在這樣的對流循環中,從輻射層跑到了光球層。坐這個電梯要花費的時間大致是三個月,比起輻射層裡的至少10萬年來說,這可快多了。

然後,光就可以從光球層出發,點亮整個太陽系了。其中一些有幸來到充滿生機的地球,成為生命之源,成為我們眼中的色彩,成為我們眼中8分種之前的太陽。

總結

當你沐浴陽光的時候,你是否能體會到它曾經經歷過的艱辛。至少10萬年的歷程,讓每一個光子都充滿了自己的故事。

不過從8分鐘到10萬年,對於光來說,並無意義。

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想法捕手



我們常說太陽光傳到地球需要8分20秒,太陽光從核心傳到太陽表面的距離大約是70萬公里,按光速航行兩秒鐘就可以走完這70萬公里。然而事實並非如此,準確來說太陽光從太陽核心傳到地球需要大約十萬年。也就是說,太陽光從出生開始走了十萬年才到了地球。

太陽之所以會發光,是因為太陽內部發生的核聚變,在壓強高溫的情況下,原子相互碰撞,正電子跟負電子碰撞到一起產生了光,由於太陽內部產生的光很多很緊密。

因此在光向太陽外逃逸的時候,就會碰撞到電子,被電子吸收然後再發射出去,就這樣在太陽核心來會碰撞,最後飛出太陽核心部分,這個時候太陽光子開始加速,最終飛到太陽表面。這個時候太陽光再向地球飛行,大約需要8分20秒到達地球。
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