Сколько тысяч лет солнечный свет добирается до Земли?

Мы привыкли считать, что для того, чтобы увидеть что-то по-настоящему древнее, нужно ехать в палеонтологический музей. Но это ошибка! Просто выйдите на балкон и подставьте лицо солнцу. Солнечному лучу, коснувшемуся кончика вашего носа, ни много ни мало – 100 тысяч лет...

«Стоп! – скажете вы. – Какие сто тысяч лет? Ведь свет идёт от Солнца до Земли восемь минут!» Ну да, восемь минут – от поверхности Солнца. Но зарождается-то он не на поверхности!..

Сразу сделаем оговорку. Ещё никто в недрах Солнца не был, и все наши познания о том, что происходит в недрах светила, опираются исключительно на математические расчёты, в крайнем случае – на компьютерные модели. Поэтому цифры, которые мы будем приводить в дальнейшем, в известной степени условны. Однако они неплохо подтверждаются многочисленными наблюдениями и экспериментами, и потому считаются вполне достоверными.

Итак, солнечный свет состоит из фотонов. Фотон – это квант (неделимая частица) электромагнитного излучения. Фотоны, которые мы видим и ощущаем в виде света и тепла, рождаются глубоко внутри солнечного ядра в результате постоянно идущих там многоступенчатых термоядерных реакций. Под воздействием огромного давления и температуры два ядра водорода «сливаются», в результате чего в итоге образуется ядро гелия, мелкие частицы (позитроны и нейтрино) и очень много энергии в виде тех самых фотонов (гамма-квантов). Каждую секунду в ядре Солнца «сжигается» 600 миллионов тонн водорода, вот откуда берётся его энергия!

Фотоны движутся со скоростью света. Поэтому сперва кажется, что фотон должен очень быстро «вылететь» из ядра Солнца в космос. Но дело в том, что вещество в ядре имеет чудовищную плотность, атомы вещества «упакованы» там невероятно тесно. Поэтому, не пролетев даже нескольких миллиметров, фотон сталкивается с атомом, поглощается им, а затем снова «переизлучается», но уже с более низкой энергией. И этот цикл повторяется невероятно большое количество раз!

Чтобы понять этот механизм «переизлучения», представьте себе длинный вагон метро или автобуса, до отказа набитый людьми. Не протолкнуться! А нам нужно из одного конца вагона в другой передать шоколадный торт. И вот мы протягиваем торт ближайшему пассажиру с просьбой – «Передайте, пожалуйста, дальше!». Он передаёт соседу, тот – ещё кому-нибудь... И при этом каждый пассажир тайком откусывает от торта ма-а-аленький кусочек... В итоге торт доберётся до другого конца вагона – но много ли от него останется?

Точно так же и фотон – очень медленно «перепрыгивая» от одного атома к другому, он постепенно теряет энергию.

Та часть Солнца, в которой происходит подобное явление, красиво называется «зоной лучистого переноса» или просто «лучистой зоной». Однако не подумайте, что внутри «лучистой зоны» невероятно светло – нет, если бы мы смогли оказаться там, то увидели бы нечто невероятно плотное, чудовищно горячее и... угольно-чёрное. Квантов видимого света в лучистой зоне практически нет! Путешествие фотона внутри лучистой зоны, по разным оценкам, может занимать от 80 тысяч до 1 миллиона (!) лет.

Однако плотность и температура вещества при движении от центра к поверхности Солнца постепенно падают, энергия фотона становится всё меньше – и наконец «лучистая зона» заканчивается. Начинается «зона конвекции».

Вспомните, как внутри стоящей на плите кастрюли горячая вода поднимается кверху, а остывшая опускается вниз, на дно. А ещё при этом образуются пузыри – вода кипит. Примерно то же самое происходит внутри Солнца – горячий газ движется от лучистой зоны к поверхности, перенося энергию вместе с собой. В зоне конвекции кванты энергии как бы «путешествуют» внутри атомов. Наконец, атом газа испускает энергию наружу, а сам «остывает». Остывший газ снова опускается от поверхности к лучистой зоне. При этом образуются огромной величины «пузыри» – супергранулы. Каждый такой «пузырёк» примерно в 3 раза больше нашей Земли! Ближе к поверхности супергранулы разбиваются на более мелкие «пузырьки» раскалённого газа – гранулы.

Потерявший огромное количество энергии фотон превращается в квант видимого нами света и в конце концов достигает так называемой фотосферы, то есть видимой поверхности Солнца. Здесь фотону уже ничто не мешает, наконец, вылететь в открытый космос и отправиться к Земле с той самой скоростью света. Оставшийся путь в 150 миллионов километров он проходит всего лишь за 8 минут!

Так что тот самый фотон, «кусочек» солнечного лучика, который в данный момент попал вам на кончик носа, родился в незапамятные времена, сто или даже двести тысяч лет назад, когда на Земле был ледниковый период, бродили мамонты, саблезубые тигры, шерстистые носороги и другие удивительные животные... Здорово, правда?

Ещё про Солнце:

Что такое "Парадокс молодого Солнца"?

Откуда на Солнце пятна?

Ещё про котиков:

Кот и его художник

Почему морж – собака, а гиена – кошка?

P.S. Друзья, мы рассказываем эти истории, чтобы привлечь ваше внимание к журналу для школьников, который мы делаем. Это очень необычный журнал, посмотрите! Будем рады, если он вам понравится. Здесь можно полистать и скачать другие номера журнала.