Περιεχόμενο
Ο ήλιος είναι μια μπάλα υδρογόνου τόσο μεγάλη που η βαρυτική πίεση στο κέντρο λουρίζει τα ηλεκτρόνια από τα άτομα υδρογόνου και ωθεί τα πρωτόνια τόσο σφιχτά ώστε να κολλούν μεταξύ τους. Η "συγκόλληση" τελικά δημιουργεί ήλιο και επίσης απελευθερώνει ενέργεια με τη μορφή φωτονίων ακτίνων-γ. Αυτά τα φωτόνια κάνουν το δρόμο τους μέσα από τα σωματίδια στον ήλιο, χάνουν κάποια ενέργεια κατά μήκος του δρόμου και τελικά φεύγουν από τον ήλιο σαν ακτίνες Χ, υπέρυθρο και ορατό φως. Το μονοπάτι από το κέντρο μέχρι την ανάδυση από τον ήλιο παίρνει πολλά βήματα και πολλά χρόνια.
Gamma Rays
Η δημιουργία ηλίου από υδρογόνο στον πυρήνα του ήλιου είναι μια διαδικασία τριών σταδίων που απελευθερώνει απευθείας μια ακτινοβολία γάμμα και απελευθερώνει έμμεσα άλλο. Οι ακτίνες γάμμα είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, όπως τα μικροκύματα, το ραδιόφωνο και τα φωτεινά κύματα, που σημαίνει ότι ταξιδεύουν με ταχύτητα φωτός: 300.000 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο (186.000 μίλια ανά δευτερόλεπτο). Ο ήλιος έχει ακτίνα περίπου 700.000 χιλιομέτρων (435.000 μίλια). Έτσι θα μπορούσατε λογικά να περιμένετε μια ακτίνα γάμα να βγει έξω από τον ήλιο περίπου 2,3 δευτερόλεπτα μετά τη δημιουργία της. Αλλά αυτό δεν συμβαίνει.
Συγκρούσεις
Στον πυρήνα του ήλιου τα πυρήνα των πρωτονίων και του ηλίου είναι τόσο παχιά που μια εκπεμπόμενη ακτινοβολία ακτίνων γάμμα φτάνει πολύ μακριά προτού απορροφηθεί. Αν φανταστείτε ότι μια ακτίνα γάμμα εκπέμπεται ακριβώς στο κέντρο του ήλιου τότε θα αρχίσει να κατευθύνεται προς την επιφάνεια. Όταν συντρίβεται σε ένα πρωτόνιο το αποτέλεσμα της σύγκρουσης είναι ένα πρωτόνιο με επιπλέον ενέργεια. Το πρωτόνιο δίνει την επιπλέον ενέργεια εκπέμποντας ένα άλλο φωτόνιο ακτίνων γάμμα. Αλλά αυτός θα μπορούσε να κατευθύνει προς οποιαδήποτε κατεύθυνση - ακόμα και πίσω από πού ξεκίνησε. Και έτσι πηγαίνει, με την ακτίνα γάμμα να κατευθύνεται από μια σύγκρουση σε μια άλλη, αλλάζοντας την κατεύθυνσή της κάθε φορά που απορροφάται και εκπέμπεται εκ νέου.
Ο τυχαίος περίπατος
Φανταστείτε ότι είναι ένας τύπος τόσο μεθυσμένος που χρειάζεται να κρατήσει σε μια φωτεινή θέση για να σηκωθεί. Θέλει να φτάσει στην επόμενη φωτεινή θέση, μόλις 10 βήματα μακριά, αλλά είναι τόσο μεθυσμένος που δεν μπορεί να περπατήσει σε ευθεία γραμμή. Heck, είναι τόσο μεθυσμένος που αφού κάνει ένα βήμα το επόμενο βήμα του θα μπορούσε να είναι σε οποιαδήποτε άλλη κατεύθυνση. Αυτό είναι ό, τι οι φυσικοί και οι μαθηματικοί αποκαλούν ένα πρόβλημα "περπατώντας με μεθυσμένους" ή "τυχαίους περιπατητές". Το ερώτημα είναι, πόσο καιρό θα πάρει αυτός ο τύπος για να πάρει από ένα φανάρι στο επόμενο; Η απάντηση είναι ότι αν το σημείο εκκίνησης και το τελικό σημείο χωριστούν από 10 βήματα, θα τον πάρει - κατά μέσο όρο - 100 βήματα για να φτάσει εκεί - αυτό είναι τετράγωνο. Αυτή είναι η ίδια κατάσταση που αντιμετωπίζει μια ακτίνα γάμμα στον πυρήνα του ήλιου.
Υποθέσεις
Όταν προσπαθείτε να λύσετε ένα πρόβλημα τυχαίου περπατήματος, το πιο σημαντικό πράγμα που πρέπει να ξέρετε είναι πόσο μεγάλα είναι τα βήματα. Υπάρχουν δύο προβλήματα με τον υπολογισμό ότι έξω για ένα φωτόνιο ακτίνων γάμμα στον ήλιο. Πρώτον, οι συνθήκες δεν είναι οι ίδιες σε όλο τον ήλιο, οπότε αλλάζει η απόσταση μεταξύ ακτίνων γάμμα και άλλων σωματιδίων. Δεύτερον, κανείς δεν έχει επισκεφθεί ποτέ το κέντρο του ήλιου, έτσι πρέπει να γίνουν κάποιες υποθέσεις. Υπάρχουν πάρα πολλές λογικές υποθέσεις, που κυμαίνονται από το ένα δέκατο ενός χιλιοστού έως περίπου ένα εκατοστό. Η επιλογή αυτής της απόστασης έχει μεγάλη επίδραση στον υπολογισμό του χρόνου.
Πόσο καιρό παίρνει
Η ακτίνα του ήλιου είναι 700.000 χιλιόμετρα, δηλαδή 7 τρισεκατομμύρια "βήματα" αν κάθε βήμα είναι ένα δέκατο του χιλιοστού και 70 δις βήματα εάν κάθε βήμα είναι 1 εκατοστό. Από το πρόβλημα με τους μεθυσμένους, γνωρίζετε ότι ο μέσος αριθμός βημάτων που χρειάζεται για να φτάσετε σε κάποια απόσταση είναι ίσος με το τετράγωνο του αριθμού των βημάτων που θα χρειαζόταν για να πάει σε ευθεία γραμμή. Έτσι θα χρειαστούν 49 τρισ. Τρισεκατομμύρια βήματα 0,1 χιλιοστόμετρα και 490 δισεκατομμύρια τρισεκατομμύρια βήματα 1 εκατοστό έκαστο. Ο χρόνος που απαιτείται για να ταξιδέψετε αυτά τα βήματα είναι η συνολική απόσταση που διαιρείται από την ταχύτητα του φωτός. Έτσι, αν νομίζετε ότι τα φωτόνια ταξιδεύουν μόνο 0,1 χιλιοστά μεταξύ των συνθηκών, θα χρειαστούν περισσότερα από μισό εκατομμύριο χρόνια για να διαφύγει ο ήλιος από το φωτόνιο. Αν νομίζετε ότι είναι περίπου ένα εκατοστό, τότε θα χρειαστούν περίπου 5.000 χρόνια για να πάρει το φωτόνιο έξω από τον ήλιο.