Conţinut
Soarele este o bilă de hidrogen atât de mare încât presiunea gravitațională din centru scoate electronii din atomii de hidrogen și împinge protonii atât de strâns încât se lipesc unul de celălalt. „Lipirea” creează în cele din urmă heliu și, de asemenea, eliberează energie sub formă de fotoni cu raze gamma. Acei fotoni își croiesc drum prin particulele din soare, pierzând o anumită energie pe parcurs și, în sfârșit, își fac drum din soare sub formă de raze X, lumină infraroșie și vizibilă. Calea din centru spre apariția de la soare durează mulți pași și mulți ani.
Raze gamma
Crearea heliului din hidrogen în miezul soarelui este un proces în trei etape care eliberează direct o rază gamma și indirect o eliberează pe alta. Razele gamma sunt radiații electromagnetice, la fel ca microundele, radioul și undele de lumină, ceea ce înseamnă că se deplasează cu viteza luminii: 300.000 de kilometri pe secundă (186.000 mile pe secundă). Soarele are o rază de aproximativ 700.000 de kilometri (435.000 mile). Așadar, te-ai putea aștepta în mod rezonabil ca o rază gamma să iasă în afara soarelui la aproximativ 2,3 secunde după ce este creată. Dar asta nu se întâmplă.
coliziuni
În miezul soarelui protonii și nucleii de heliu sunt atât de groși încât o rază gamma emisă nu poate ajunge foarte departe înainte de a fi absorbită. Dacă vă imaginați că o rază gamma este emisă chiar în centrul soarelui, atunci va începe să se îndrepte direct spre suprafață. Când se prăbușește cu un proton, rezultatul ciocnirii este un proton cu energie suplimentară. Protonul renunță la acea energie suplimentară prin emiterea unui alt foton cu raze gamma. Dar acesta s-ar putea îndrepta în orice direcție - chiar chiar înapoi de unde a pornit. Și așa merge, cu raza gamma îndreptându-se de la o coliziune la alta, schimbându-și direcția de fiecare dată când este absorbită și reeditată.
Random Walk
Imaginează-ți că e un tip atât de beat, încât trebuie să stea pe un post ușor pentru a se ridica. Vrea să ajungă la următorul post luminos, la doar 10 pași distanță, dar este atât de beat, încât nu poate merge pe linie dreaptă. Heck, este atât de beat încât, după ce a făcut un pas, următorul său pas ar putea fi în orice altă direcție. Asta este ceea ce fizicienii și matematicienii numesc o problemă de „plimbare cu bețivii” sau „mers aleatoriu”. Întrebarea este: cât va dura acel tip să treacă de la un far la altul? Răspunsul este că, dacă punctul său de plecare și punctul de sfârșit sunt despărțiți cu 10 pași, îi va lua - în medie - 100 de pași pentru a ajunge acolo - adică 10 pătrați. Aceasta este aceeași situație cu care o rază gamma se confruntă în miezul soarelui.
Ipoteze
Când încercați să rezolvați o problemă de mers aleatoriu, cel mai important lucru pe care trebuie să îl știți este cât de mari sunt pașii. Există două probleme pentru a descoperi asta pentru un foton cu raze gamma la soare. În primul rând, condițiile nu sunt aceleași pe tot parcursul soarelui, astfel încât distanța dintre raza gamma „se prăbușește” cu alte particule. În al doilea rând, nimeni nu a vizitat niciodată centrul soarelui, așa că, oricum, trebuie făcute anumite presupuneri. Există tot felul de presupuneri rezonabile, care variază de la o zecime de milimetru la aproximativ un centimetru. Alegerea acestei distanțe are un impact mare asupra calculului timpului.
Cat dureaza
Raza soarelui este de 700.000 de kilometri, care este de 7 trilioane de „pași” dacă fiecare pas este a zecea parte de un milimetru și 70 de miliarde de pași dacă fiecare pas este de 1 centimetru. Din problema drunkards-walk, știți că numărul mediu de pași pe care îl parcurgeți pentru a obține o anumită distanță este egal cu pătratul numărului de pași pe care urmați să o parcurgeți în linie dreaptă. Deci ar fi nevoie de 49 de trilioane de pași de 0,1 milimetri și 490 de miliarde de pași de 1 centimetru fiecare. Timpul necesar pentru a parcurge acești pași este distanța totală împărțită la viteza luminii. Deci, dacă credeți că fotonii călătoresc doar cu 0,1 milimetri între prăbușiri, va trece mai mult de jumătate de milion de ani pentru ca fotonul să scape de soare. Dacă credeți că este vorba despre un centimetru, atunci fotonul va dura aproximativ 5.000 de ani pentru a ieși în afara soarelui.