光线从太阳内部发射出来需要多久？

我在网上的一个视频中讨论过一个话题，叫做阳光比你想象的要久远得多！基本理念非常简单。

根据著名的“随机游走”问题，粒子从空间中的某个特定点随机左转和右转的距离是其典型的步长乘以粒子跳跃步数的平方根。如果这一步长一米，那么从空间内部的一个点开始走10米需要100步，走100米需要10000步。

对于太阳，我们知道我们要走多远才能走出696，000公里，我们只需要知道光子在发射和吸收之间的传播距离，以及这一步需要多长时间。这需要一点物理知识！

图解：美国宇航局太阳动力学观测站（SDO）的大气成像组件（AIA 304）以304埃波段拍摄的太阳。这是在光谱的极紫外区域观察到的太阳假彩色图像。

太阳内部是沸腾的等离子体，中心密度超过100克/立方厘米。一个X射线或伽马射线光子可以移动的实际距离在1厘米到1毫米之间。非常近似地说，这意味着要沿太阳半径运动，光子必须走（696000公里/1厘米）^2=5 x 10^21步。现在，光的传播速度是3 x 10^10厘米/秒，所以这需要5 x 10^21步x 3 x10^-11秒/步=1.5 x 10^11秒。因为一年有3.1 x 10^7秒，所以你可以算出大约需要4000年。

依据对平均自由补丁的假设，一些教科书指的是“几十万年”，甚至是“几百万年”。

在这些计算中有许多近似值。太阳内部的密度不是恒定的，所以在太阳的外半部所用的步长要比在密度最高的深处所用的步长大得多。请注意，如果预估平均自由路径值三倍小于1厘米（即3毫米），则时间会增加到40，000年的十倍。

X射线和伽马射线的步长不同，因为太阳的不透明性不同于由地核发出的这两种辐射。

基于这种“数量级”预估的典型不确定性可能导致行程时间延长100倍甚至更长——接近100万年。

大多数天文学家对这个数字不太感兴趣，并且放弃了试图将其精确地确定下来，因为除了核心区域的性质之外，它不影响我们测量到的任何现象。这些预测表明，太阳表面的光线发射可使核心区域的光的产生延迟大约10万年左右。

相关天文知识

太阳是太阳系中心的恒星。它是一个近乎完美的热等离子体球，内部有对流运动，通过发电机过程产生磁场。它是地球上生命最重要的能量来源。它的直径约为139万公里（864，000英里），是地球的109倍，质量约为地球的33万倍，约占太阳系总质量的99.86%。太阳质量的约四分之三由氢（~73%）组成，其余大部分是氦（~25%），以及包括氧、碳、氖和铁在内的较轻量的重元素。

图解：太阳上出现的C-3级中等耀斑（位于图上的左上角白色区域），以及一个太阳海啸（位于图片右上较，其呈现出波状的结构）和多个丝状的磁力线，这些磁力线会从恒星的表面离开。

基于光谱等级，太阳是一个G型主序星（G2V）。因此，它被非正式且不完全准确地称为黄矮星（它的光比起黄色更接近白色）。它形成于大约46亿年前，由物质在一个大分子云区域内的引力坍缩形成。这些物质的大部分聚集在中心，而其余的则扁平成一个轨道盘，形成了太阳系。中心物质变得如此炽热致密，最终在其核心开始了核聚变。人们认为几乎所有的恒星都是通过这个过程形成的。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. astronomycafe

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