Güneş o kadar büyük bir hidrojen topudur ki, merkezdeki yerçekimi basıncı hidrojen atomlarından elektronları koparır ve protonları birbirine o kadar sıkı iter ki birbirlerine yapışırlar. "Yapışma" sonunda helyum yaratır ve ayrıca gama ışını fotonları şeklinde enerji açığa çıkarır. Bu fotonlar güneşteki parçacıkların içinden geçerek yol boyunca bir miktar enerji kaybederler ve sonunda x-ışınları, kızılötesi ve görünür ışık olarak güneşten dışarı çıkarlar. Merkezden güneşin doğuşuna giden yol birçok adım ve uzun yıllar alır.
Gama ışınları
Güneşin çekirdeğindeki hidrojenden helyumun yaratılması, doğrudan bir gama ışını yayan ve dolaylı olarak bir diğerini serbest bırakan üç aşamalı bir süreçtir. Gama ışınları, tıpkı mikrodalgalar, radyo ve ışık dalgaları gibi elektromanyetik radyasyondur; bu, ışık hızında hareket ettikleri anlamına gelir: saniyede 300.000 kilometre (saniyede 186.000 mil). Güneşin yarıçapı yaklaşık 700.000 kilometredir (435.000 mil). Bu nedenle, bir gama ışını oluşturulduktan yaklaşık 2,3 saniye sonra güneşin dışına çıkmasını makul bir şekilde bekleyebilirsiniz. Ama bu olmaz.
çarpışmalar
Güneşin çekirdeğindeki protonlar ve helyum çekirdekleri o kadar kalındır ki, yayılan bir gama ışını soğurulmadan önce çok uzağa gidemez. Güneşin tam merkezinden bir gama ışını yayıldığını hayal ederseniz, o zaman doğrudan yüzeye doğru ilerlemeye başlayacaktır. Bir protona çarptığında, çarpışmanın sonucu fazladan enerjili bir protondur. Proton, başka bir gama ışını fotonu yayarak bu ekstra enerjiden vazgeçer. Ancak bu, herhangi bir yöne gidebilir - hatta başladığı yere geri dönebilir. Ve böylece, gama ışını bir çarpışmadan diğerine giderken, her emilip yeniden yayıldığında yönünü değiştirir.
Rastgele Yürüyüş
Ayağa kalkmak için hafif bir direğe tutunması gereken sarhoş bir adam olduğunu hayal edin. Sadece 10 adım ötedeki bir sonraki ışık direğine ulaşmak istiyor ama o kadar sarhoş ki düz bir çizgide yürüyemiyor. Heck, o kadar sarhoş ki bir adım attıktan sonra bir sonraki adımı başka bir yönde olabilir. Fizikçilerin ve matematikçilerin "sarhoş yürüyüşü" veya "rastgele yürüyüş" problemi dediği şey budur. Soru şu ki, bu adamın bir elektrik direğinden diğerine geçmesi ne kadar sürer? Cevap, eğer başlangıç noktası ve bitiş noktası 10 adımla ayrılırsa, oraya ulaşmak için - ortalama olarak - 100 adım alacaktır - bu, 10'un karesidir. Bu, güneşin çekirdeğindeki bir gama ışını ile aynı durum.
varsayımlar
Rastgele yürüme problemini çözmeye çalışırken bilmeniz gereken en önemli şey adımların ne kadar büyük olduğudur. Güneşte bir gama ışını fotonu için bunu bulmakla ilgili iki sorun var. Birincisi, koşullar güneşin her yerinde aynı değildir, bu nedenle diğer parçacıklarla gama ışını "çarpmaları" arasındaki mesafe değişir. İkincisi, hiç kimse güneşin merkezini ziyaret etmedi, bu yüzden yine de bazı varsayımlarda bulunmak gerekiyor. Milimetrenin onda biri ile yaklaşık bir santimetre arasında değişen her türlü makul varsayım vardır. Bu mesafenin seçiminin zaman hesaplaması üzerinde büyük etkisi vardır.
Ne kadar uzun sürer
Güneşin yarıçapı 700.000 kilometredir; bu, her adım bir milimetrenin onda biriyse 7 trilyon "adım" ve her adım 1 santimetre ise 70 milyar adımdır. Sarhoşun yürüyüşü probleminden, belirli bir mesafeyi almak için atılan ortalama adım sayısının, düz bir çizgide gitmek için atılması gereken adım sayısının karesine eşit olduğunu biliyorsunuz. Yani her biri 0,1 milimetrelik 49 trilyon trilyon adım ve her biri 1 santimetrelik 490 milyar trilyon adım alacaktır. Bu adımları kat etmek için gereken süre, ışık hızına bölünen toplam mesafedir. Dolayısıyla, fotonların çarpışmalar arasında yalnızca 0,1 milimetre seyahat ettiğini düşünüyorsanız, fotonun güneşten kaçması yarım milyon yıldan fazla sürecektir. Yaklaşık bir santimetre olduğunu düşünüyorsanız, fotonun güneşin dışına çıkması yaklaşık 5.000 yıl alacaktır.