太陽の中心から表面まで光が到達するのにどのくらい時間がかかるのか？

概要

この記事では、光子が太陽の中心から表面に到達するまでの旅と、その到達時間について探求します。ランダムウォーク問題と光子エネルギーと陽子密度の関係についても掘り下げます。太陽内部モデルを使用して、太陽の中心から表面までの光の旅には約170,000年かかることがわかりました。

光子の旅

太陽の中心から表面まで光がどのくらいの時間で到達するか、気になったことはありますか？答えは数千年ということに驚かれるかもしれません。光子は太陽の中心での核反応によって生み出されます。コアから流れ出ると、物質と相互作用し、エネルギーを失い、波長が長くなった光の形態になります。コアではガンマ線として始まり、表面に近づくにつれてX線、紫外線、または可視光になります。

ランダムウォーク問題

太陽の中心から表面までの光子の旅は、単純でも直接でもありません。生まれたばかりの光子は、1秒あたり300,000キロメートルの速度で移動しますが、陽子と衝突すると別の方向に進路を変え、撃たれた弾丸のように、衝突する帯電粒子のすべてから跳ね返されます。この光子がどの程度中心から離れるかという問題をランダムウォーク問題と呼びます。その答えは、距離はステップサイズにステップ数の平方根を乗じた式で表されます。

陽子密度と光子エネルギー

太陽の中心で生成された光子が私たちに到達するまでにどのくらい時間がかかるのか？その答えは、陽子密度と光子エネルギーに依存します。密度の問題については、私たちのモデルによると、太陽には融合反応が起こる熱いコアがあります。その周りに放射ゾーンがあり、それに続く対流ゾーンがあり、それが表面まで広がっています。コアの物質は表面近くの熱いプラズマよりもはるかに密度が高く、その間に連続した密度があります。エネルギーが少量しかない光子に対しては、陽子は実質的に巨大であり、光子を跳ね返す可能性がはるかに高くなります。高エネルギーの光子については、逆のことが真です。陽子は実質的に小さいです。

旅行時間の計算

コンピューターと高度な太陽内部モデルを使用して、これらの変化する量を考慮したランダムウォーク方程式を計算できます。その結果は、170,000年です。将来の太陽に関する発見によっては、この数値をさらに精緻化することができますが、現時点では、私たちの理解によれば、目に見える光は太陽の表面に到達するまで170,000年かかり、宇宙空間でわずか8分間です。