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太陽光到達地球只需8分鐘?其實它所需的時間比你想像的還要久

引言:由於光具有宇宙中最快的速度,因此它在宇宙中可以自由地穿梭也不耗費太多的時間。以太陽光為例,它從太陽的表面傳播到地球上大約只需要八分鐘的時間。然而科學家表示,其實在到達太陽表面之前,光子在太陽內部需經過漫長的「旅行」。

眾所周知,光速是宇宙中所有物質速度最快的一種,愛因斯坦在上個世紀就提出了這個觀點,後來有科學家通過實驗測出了光速的數值,光每秒鐘大約傳播3*10^8米。由於光是最快的速度,所以在天文學上常常用光走過一年的距離來衡量天體之間的距離,這個單位就是「光年」。在太陽系中,能夠發光的星球就只有太陽,而地球與太陽之間有一個天文單位的距離,即使光速十分快,太陽光從太陽表面傳播到地球上也需要八分鐘的時間。

太陽作為太陽系的中心天體,它為太陽系內所有的星球都帶去了光明和能量,而它所發出的光和熱都來自於內部的核聚變反應。太陽的內部擁有充足的氫元素,這使得核聚變反應能夠持續不斷地進行著。在物理上,兩個氫原子通過核聚變的方式形成一個氦原子,這個過程會有質量的損耗,這部分損耗的質量就形成了能量向外釋放。天文學家通過研究認為,目前的太陽正處於「中年」階段,它還能夠繼續燃燒50億年。

我們在地球上看到的太陽是一個發光的天體,在宇宙中看到的太陽光也是從太陽的表面發出來的。然而真正產生光線的地方在太陽的核反應區,也就是太陽的內部。那麼光從誕生之後到達太陽的表面,需要多長時間呢?有人認為用不了多長時間光線就能夠直接從太陽內部「蹦」出來,畢竟光速是宇宙最快的速度。實際並非如此,光線從內部傳播到表面還需要十分漫長的時間,這是為什麼呢?

首先我們需要對太陽進行大致的了解。根據天文學上的測量,太陽的直徑達到了139.2萬公里,而太陽的核聚變反應區域主要是在距離表面大約有0.75個半徑的地方。也就是說光產生之後需要傳播0.75個太陽半徑才能到達表面,如果是按照數學公式計算的話這個過程確實不用很久,但科學家們認為這個過程需要上百萬年的時間,甚至是上千萬年。

對於光速來說,0.75個太陽半徑也不是不可逾越的距離,為什麼光線需要這麼漫長的時間去到太陽表面呢?科學家解釋道,原來太陽內部的光子產生之後,會向四面八方運動。在運動的過程中它們的軌跡是隨機的,而且光子自身的能量會隨著不斷地吸收和輻射而降低,有些光子在抵達太陽表面之前就已經消耗完能量了,更別提傳播到其他星球上去。

正是因為太陽內部光子的運動路徑是隨機的曲線,導致了它們在運動過程中不斷地消耗能量。幸運的是核聚變反應能夠產生大量的光子,使得總有一些光子能夠到達太陽的表面,然後再發射到其他的星球上去。所以每天早上我們看到的第一抹陽光,實際上不只經過了八分鐘的「旅行」才來到了地球上,算上光子在內部的運動時間的話,就足夠漫長的了。

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