Kui kaua võtab aega footonite tekkimine Päikese südamikust väljapoole?

Päike on nii suur vesinikukera, et keskel olev gravitatsioonirõhk eemaldab elektronid vesiniku aatomitest ja surub prootonid nii tihedalt kokku, et nad kleepuvad üksteise külge. "Kleepumine" loob lõpuks heeliumi ja vabastab energiat ka gammakiirte footonite kujul. Need footonid läbivad päikeseosakesed, kaotades teel osa energiat ja lõpuks röntgenikiirte, infrapuna- ja nähtava valguse kaudu päikesest välja. Tee keskmest päikese kätte jõudmiseni võtab mitu sammu ja mitu aastat.

Heeliumi loomine vesinikust päikese südamikus on kolmeastmeline protsess, mis vabastab otseselt ühe gammakiire ja kaudselt teise. Gammakiired on elektromagnetkiirgus, täpselt nagu mikrolained, raadio- ja valguslained, mis tähendab, et nad liiguvad valguskiirusel: 300 000 kilomeetrit sekundis (186 000 miili sekundis). Päikese raadius on umbes 700 000 kilomeetrit (435 000 miili). Seega võiks mõistlikult eeldada, et gammakiir jõuab väljaspool päikest umbes 2,3 sekundit pärast selle loomist. Kuid seda ei juhtu.

Päikese südamikus on prootonid ja heeliumituumad nii paksud, et kiiratud gammakiir ei jõua enne imendumist väga kaugele. Kui kujutate ette, et gammakiirgus paisatakse otse päikese keskele, hakkab see suunduma otse pinna poole. Kui see põrkub prootonisse, on kokkupõrke tulemus prooton, millel on lisaenergia. Prooton loobub sellest lisaenergiast, eraldades veel ühe gammakiirte footoni. Kuid see võis suunduda suvalises suunas - isegi kohe tagasi, kust see algas. Ja nii läheb, kui gammakiir suundub ühest kokkupõrkest teise, muutes oma suunda iga kord, kui see neeldub ja uuesti kiirgub.

Kujutage ette, et seal on kutt nii purjus, et tal tuleb püsti tõusmiseks kergest postist kinni hoida. Ta tahab jõuda järgmise, vaid 10 sammu kaugusel oleva kerge postini, kuid on nii purjus, et ei suuda sirgjooneliselt kõndida. Pagan, ta on nii purjus, et pärast ühe sammu astumist võib tema järgmine samm olla teises suunas. Seda nimetavad füüsikud ja matemaatikud probleemiks "joodiku jalutuskäik" või "juhuslik kõndimine". Küsimus on, kui kaua võtab see tüüp aega, et jõuda ühest laternapostist teise? Vastus on, et kui tema alguspunkt ja lõpp-punkt on eraldatud 10 sammuga, võtab ta sinna jõudmiseks keskmiselt 100 sammu - see on 10 ruutu. See on sama olukord, kus gammakiir päikese keskel seisab.

Kui proovite juhusliku kõndimise probleemi lahendada, on kõige olulisem teada, kui suured on sammud. Gamma kiirte footoni saamiseks päikese käes on kaks probleemi. Esiteks pole tingimused kogu päikese käes ühesugused, mistõttu gammakiire vaheline kaugus teiste osakestega "kokku kukub" muutub. Teiseks, keegi pole kunagi päikesekeskust külastanud, nii et mõned eeldused tuleb ikkagi teha. On igasuguseid mõistlikke eeldusi, mis varieeruvad kümnendikust millimeetrist kuni umbes sentimeetrini. Selle kauguse valikul on ajaarvutamisel suur mõju.

Päikese raadius on 700 000 kilomeetrit, mis on 7 triljonit "sammu", kui iga samm on kümnendik millimeetrit, ja 70 miljardit sammu, kui iga samm on 1 sentimeeter. Joodiku jalutuskäigu probleemist teate, et teatud vahemaa saavutamiseks vajalik keskmine sammude arv on võrdne sirgjooneliselt läbitud sammude arvu ruuduga. Nii et selleks kuluks 49 triljonit triljonit sammu 0,1 millimeetrit ja 490 miljardit triljonit 1 sentimeetri sammu. Nende sammude läbimiseks kuluv aeg on kogu vahemaa jagatud valguse kiirusega. Seega, kui te arvate, et footonid liiguvad krahhide vahel vaid 0,1 millimeetrit, võtab footoni päikese eest pääsemine aega üle poole miljoni aasta. Kui arvate, et see on umbes sentimeeter, siis võtab footoni jõudmine päikesest välja umbes 5000 aastat.