NộI Dung
Mặt trời là một quả bóng hydro lớn đến mức áp suất hấp dẫn ở trung tâm sẽ tách các electron khỏi các nguyên tử hydro và đẩy các proton rất chặt với nhau để chúng dính vào nhau. Sự "gắn bó" cuối cùng tạo ra helium và cũng giải phóng năng lượng dưới dạng các photon tia gamma. Những photon đó đi xuyên qua các hạt trong mặt trời, mất một phần năng lượng trên đường đi và cuối cùng thoát ra khỏi mặt trời dưới dạng tia X, tia hồng ngoại và ánh sáng khả kiến. Con đường từ trung tâm đến sự nổi lên từ mặt trời mất nhiều bước và nhiều năm.
Tia gam ma
Việc tạo ra helium từ hydro trong lõi mặt trời là một quá trình gồm ba giai đoạn trực tiếp giải phóng một tia gamma và gián tiếp giải phóng một tia khác. tia gamma là bức xạ điện từ, giống như lò vi sóng, radio và sóng ánh sáng, có nghĩa là họ đi du lịch với tốc độ của ánh sáng: 300.000 km mỗi giây (186.000 dặm mỗi giây). Mặt trời có bán kính khoảng 700.000 km (435.000 dặm). Vì vậy, bạn có thể mong đợi một cách hợp lý một tia gamma sẽ ra ngoài mặt trời khoảng 2,3 giây sau khi nó được tạo ra. Nhưng điều đó không xảy ra.
Sự va chạm
Trong lõi của mặt trời, các hạt proton và helium dày đến mức một tia gamma phát ra không thể đi được rất xa trước khi nó được hấp thụ. Nếu bạn tưởng tượng rằng một tia gamma được phát ra ngay tại trung tâm của mặt trời thì nó sẽ bắt đầu hướng thẳng ra bề mặt. Khi nó đâm vào một proton, kết quả của vụ va chạm là một proton có thêm năng lượng. Các proton từ bỏ năng lượng bổ sung đó bằng cách phát ra một photon tia gamma khác. Nhưng điều này có thể đi theo bất kỳ hướng nào - thậm chí ngay trở lại nơi nó bắt đầu. Và vì vậy, nó đi, với tia gamma hướng từ va chạm này sang va chạm khác, thay đổi hướng của nó mỗi khi nó được hấp thụ và phát lại.
Lối đi ngẫu nhiên
Hãy tưởng tượng có một anh chàng say đến mức anh ta cần phải giữ một bài viết nhẹ để đứng lên. Anh ấy muốn đến bài viết tiếp theo, chỉ cách 10 bước, nhưng anh ấy say đến mức không thể đi trên một đường thẳng. Heck, anh ta say đến mức sau khi anh ta bước một bước, bước tiếp theo của anh ta có thể theo bất kỳ hướng nào khác. Đó là những gì các nhà vật lý và toán học gọi là một vấn đề "đi bộ say rượu" hoặc "đi bộ ngẫu nhiên". Câu hỏi là, anh chàng đó sẽ mất bao lâu để đi từ cột đèn này sang cột tiếp theo? Câu trả lời là nếu điểm bắt đầu và điểm kết thúc của anh ta cách nhau 10 bước, thì anh ta sẽ mất trung bình - 100 bước để đến đó - đó là 10 bình phương. Đó là tình huống tương tự một tia gamma phải đối mặt trong lõi của mặt trời.
Giả định
Khi bạn đang cố gắng giải quyết vấn đề đi bộ ngẫu nhiên, điều quan trọng nhất bạn cần biết là các bước lớn như thế nào. Có hai vấn đề với việc tìm ra một photon tia gamma dưới ánh mặt trời. Đầu tiên, các điều kiện không giống nhau trên khắp mặt trời, do đó, khoảng cách giữa các tia gamma "gặp sự cố" với các hạt khác thay đổi. Thứ hai, không ai từng đến thăm trung tâm của mặt trời, vì vậy dù sao cũng cần phải có một số giả định. Có tất cả các loại giả định hợp lý, thay đổi từ một phần mười của một milimét đến khoảng một cm. Sự lựa chọn khoảng cách này có tác động lớn đến việc tính toán thời gian.
Phải mất bao lâu
Bán kính của mặt trời là 700.000 km, tức là 7 nghìn tỷ "bước" nếu mỗi bước là một phần mười milimet và 70 tỷ bước nếu mỗi bước là 1 cm. Từ bài toán đi bộ của người say rượu, bạn biết rằng số bước trung bình cần có để có một khoảng cách nhất định bằng với bình phương của số bước cần thực hiện theo một đường thẳng. Vì vậy, nó sẽ mất 49 nghìn tỷ nghìn tỷ bước 0,1 mm và mỗi bước là 450 tỷ tỷ mỗi bước. Thời gian cần thiết để di chuyển các bước đó là tổng khoảng cách chia cho tốc độ ánh sáng. Vì vậy, nếu bạn nghĩ rằng các photon chỉ di chuyển 0,1 milimét giữa các vụ tai nạn, sẽ mất hơn nửa triệu năm để photon thoát khỏi mặt trời. Nếu bạn nghĩ nó dài khoảng một centimet thì sẽ mất khoảng 5.000 năm để photon ra ngoài mặt trời.