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我们看到的太阳光,究竟是8分钟前的还是几万年前的?

这是个比较有意思的问题,之前很多朋友对此做过详细的解答,下面我也结合自己的理解,对这个问题简要分析一下,主要是基于对问题看法的角度有不同的地方。

太阳之所以能够向外源源不断地释放光和热,归功于其内部,严格上来说是内核区域的核聚变反应。在太阳内核区域,温度可以达到4500万摄氏度,压力达200万个大气压,在这种环境下,所有物质都不能以原子的整体面貌出现,而是被电离成自由原子和自由电子形成的等离子体物质,而且非常致密,有科学家形容就是”一大锅等离子粥”。

按常理来说,在1500万摄氏度的情况下,自由原子中的质子是不能进入到其它原子中的,因为原子和原子之间,存在着非常大的库仑力作用,这个力提供的是一种强大的斥力,这也是宏观物体不能相互穿越的重要原因。但是,太阳内部一方面有非常大的压力,另一方面有着非常多的氢原子物质储备,在量子领域虽然发生这种质子穿越的几率很低,但架不住压力大、数量多的“群众基础”,于是太阳内部发生了几率较小、但绝对数量较多的“质子穿越”,科学上将其称为量子隧穿效应,正因为这种效应发生的几率低,才保证了太阳内部的核聚变以比较”温和”的方式呈现,不像氢弹那样一瞬间“爆炸”完毕。

目前太阳内部的核聚变已经进行了近50亿年,其核聚变类型已经扩展为两种类型,第一种为氢氦聚变,另一种为碳氮氧聚变,两种过程的参与和生成物质不同,但都属于质子—质子链式核聚变,其中氢氧聚变占据的比例很高,是太阳内部主要的核聚变方式,在这种聚变过程中,每个反应单元都包括4个氢原子演变为1个氦4原子的链式反应,同时释放出对应的伽玛光子、中微子和能量。

其中的伽玛光子和能量成为维持太阳稳定存在的基础,也是其最终向外释放光和热的源泉。太阳内核中因核聚变产生的伽玛光子和能量,并非能够像中微子一样,可以直接逃离内部高温高压的环境,其中产生的能量,成为加热环境内等离子体物质的输入部分,一方面维持写内部的温度,另一方面产生向外的辐射压,从而与外层物质向内的引力压形成动态的平衡。

而伽玛光子在生成后,行进几微米的距离,就会与等离子环境中的自由原子和电子发生碰撞,绝大部分被吸收,而等离子体中的微观粒子在能级回落时,又会重新释放出相应的光子,被释放出的光子继续重复着这种被吸收、重新释放的无数个过程,而每通过一个过程,光子所携带的能量就会降低,因此,根据太阳内核中核聚变产生光子被吸收和释放频次的多少,相应形成不同的射线,包含从能量最好的伽马射线,稍弱的X射线,再到紫外线、可见光、红外线和无线电波,这就是为什么从太阳释放出的光线包含以上不同射线的原因。

我们从地球观测到的太阳光,如果追溯其能够被肉眼观测的距离,那就要从太阳表面逃脱时算起,在到达地球后,光线走过这个日地距离所需要的时间为8.3分钟。而如果非要加上从内部刚产生到“游走”到太阳表面所经历的时间,那结果就要漫长许久,有可能长达20多万年。这个结论是通过光子在太阳内部的行进路线推测出来的,那么是否意味着我们在地球上看到的光,来源于20多万年的太阳内部呢?

这里就涉及到对物质的理解角度了。如果从可见光来看,它只是从太阳内核发出“组合”光线的一部分,从其频率也就是能量强度来看,它在光谱中的地位是中等偏下,也就意味着在它们从太阳内核向表面运动过程中,由原来伽玛光子被等离子体吸收和重新释放的频次,要大于伽马射线、X射线和紫外线,而小于红外线和无线电波,所以其经历的时间肯定要小于刚才所说的20多万年,有可能在几万年以内。更重要的是,我们在地球上看到的可见光,是否还是一开始在太阳内部刚释放的光线呢。

我想应该是不同的。一方面从名称上看不同,刚形成时是伽马射线,现在变为了可见光。二是从能量上看,可见光所携带的能量要比伽玛射线减弱了好多数量级。第三,光子在被太阳内部等离子体反复吸收和重新释放过程中,其输入和输出是否还是它本身,我也不能确定,这就像有人提出的那样,假如一个轮船所有的部件都更换一遍,那么它还是原来的船吗?

所以,我倾向的观点,对于在地球上看到的光线,应该是从太阳表面发出时开始计算,也就是8.3分钟,至于从内核到表面经历的时间,不应该算到这部分光线的头上,它是为谢谢光线的形成打基础的,而且也不是现有的状态和特征。这个问题更不能追溯得太久,要不然还可以把时间线拉到参与核聚变物质什么时间开始形成的,核聚变的初始温度是怎么来的,无疑都会将目标最终指向138亿年前的宇宙大爆炸。

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