Slnko je guľa vodíka taká veľká, že gravitačný tlak v strede prúžkuje elektróny z atómov vodíka a tlačí protóny tak pevne k sebe, že sa na seba lepia. „Lepenie“ nakoniec vytvorí hélium a tiež uvoľní energiu vo forme fotónov gama žiarenia. Tieto fotóny si razia cestu cez častice na slnku, cestou stratia časť energie a nakoniec sa dostanú zo slnka ako röntgenové lúče, infračervené lúče a viditeľné svetlo. Cesta zo stredu k východu zo slnka trvá veľa krokov a mnoho rokov.
Gama lúče
Tvorba hélia z vodíka v jadre slnka je trojstupňový proces, pri ktorom sa priamo uvoľňuje jeden gama lúč a nepriamo ďalší. Gama lúče sú elektromagnetické žiarenie, rovnako ako mikrovlnné rúry, rádiové a svetelné vlny, čo znamená, že cestujú rýchlosťou svetla: 300 000 kilometrov za sekundu (186 000 míľ za sekundu). Slnko má polomer asi 700 000 kilometrov (435 000 míľ). Dalo by sa teda rozumne očakávať, že sa gama lúč dostane von zo slnka asi 2,3 sekundy po jeho vytvorení. Ale to sa nedeje.
Zrážky
V jadre slnka sú protóny a jadrá hélia také silné, že emitovaný gama lúč sa nemôže dostať ďaleko, kým sa absorbuje. Ak si predstavíte, že gama lúč je emitovaný priamo do stredu slnka, potom začne smerovať priamo k povrchu. Pri náraze do protónu je výsledkom zrážky protón s extra energiou. Protón sa vzdáva tejto energie navyše emitovaním ďalšieho fotónu gama žiarenia. Ale tento mohol ísť akýmkoľvek smerom - dokonca aj späť, odkiaľ to začalo. A tak to pokračuje, pričom gama lúče smerujú z jednej kolízie do druhej a menia smer vždy, keď sú absorbované a znovu emitované.
Náhodná prechádzka
Predstavte si, že je chlap taký opitý, že sa musí držať ľahkého stĺpika, aby sa postavil. Chce sa dostať na ďalší svetelný stĺp, ktorý je vzdialený len 10 krokov, ale je taký opitý, že nedokáže kráčať po priamke. Sakra, je taký opitý, že keď urobí jeden krok, jeho ďalší krok môže byť v akomkoľvek inom smere. To je to, čo fyzici a matematici nazývajú problémom „chôdze opilca“ alebo „náhodná chôdza“. Otázka znie, ako dlho bude trvať tomu chlapovi, kým sa dostane z jednej lampy na lampy? Odpoveď je, že ak je jeho východiskový a konečný bod oddelený 10 krokmi, bude mu trvať - v priemere - 100 krokov, kým sa tam dostanete - to je 10 na druhú. To je rovnaká situácia, ktorej čelí gama lúč v jadre slnka.
Domnienky
Keď sa snažíte vyriešiť problém s náhodnou chôdzou, najdôležitejšie musíte vedieť, aké veľké sú kroky. Pri zisťovaní, či ide o fotón gama žiarenia na slnku, existujú dva problémy. Po prvé, podmienky na celom slnku nie sú rovnaké, takže sa vzdialenosť medzi gama lúčmi „zrúti“ s inými časticami. Po druhé, nikto nikdy nenavštívil stred slnka, takže aj tak treba urobiť určité predpoklady. Existuje množstvo rozumných predpokladov, ktoré sa pohybujú od desatiny milimetra do zhruba centimetra. Voľba tejto vzdialenosti má veľký vplyv na výpočet času.
Ako dlho to potrvá
Polomer slnka je 700 000 kilometrov, čo je 7 biliónov „krokov“, ak je každý krok desatinový milimeter, a 70 miliárd krokov, ak je každý krok 1 centimeter. Podľa problému s chodcom v podnapitom stave viete, že priemerný počet krokov potrebných na získanie určitej vzdialenosti sa rovná štvorcu počtu krokov, ktoré by ste potrebovali na vykonanie priamky. Trvalo by to teda 49 biliónov biliónov krokov po 0,1 milimetra a 490 miliárd biliónov krokov po 1 centimetri. Čas potrebný na prejdenie týchto krokov je celková vzdialenosť vydelená rýchlosťou svetla. Pokiaľ si teda myslíte, že fotóny medzi zrážkami prechádzajú iba 0,1 milimetra, bude trvať viac ako pol milióna rokov, kým fotón unikne zo slnka. Ak si myslíte, že je to asi centimeter, potom bude trvať asi 5 000 rokov, kým sa fotón dostane mimo slnka.