Фотон солнца, путь до Земли
Путь фотона, чрезвычайно долгий путь. Зарождается эта частица света в раскаленном ядре Солнца. Созданный с помощью ядерного синтеза (водород в гелий), гамма-фотон начинает взаимодействовать с другими частицами реакции. При поглощении и последующем излучении фотонов время от времени вместо одного поглощенного фотона появляются два, обладающие меньшей энергией. Таким образом, фотоны во время своего путешествия в глубинах Солнца постепенно дробятся.
Энергия первоначального гамма-фотона распределяется между несколькими сотнями тысяч фотонов света, покидающих поверхность Солнца. Должно пройти сотни тысяч лет прежде, чем раздробленные блуждающие фотоны достигнут поверхности Солнца, в то время как нейтрино пролетит тот же путь от центра к поверхности Солнца за две секунды.
Разве не любопытен тот факт, что солнечный свет, который мы видим сегодня и который согревает нас, отправился в свое долгое путешествие из центра Солнца в те времена, когда на Земле появились первые люди? За время, в течение которого фотоны сумели вырваться из недр на поверхность Солнца, первобытный человек успел превратиться в образованного и интеллектуального развитого человека современной эпохи.
Если путь фотонов в глубинах Солнца можно назвать затруднительным, то под поверхностью светила он становится почти невозможным. Водород, находящийся в слое под видимой поверхностью Солнца (под фотосферой), в большинстве своем присутствует в нейтральном состоянии, а это значит, что почти каждый протон притягивает к себе один электрон. Слой нейтрального водорода под поверхностью Солнца имеет толщину около 50 000 км.
Электроны атомов с жадностью поглощают фотоны. Поэтому дальнейшее продвижение фотонов к поверхности Солнца становится почти невозможным. Перенос энергии в водородном слое не может происходить путем излучения. По этой причине Солнце использует иной, более эффективный способ переноса энергии: на дне водородного слоя, оно приводит в движение облака раскаленной плазмы. Облака доходят до самой видимой поверхности Солнца, так что мы можем их наблюдать. Из фотосферы фотоны вырываются наружу в межзвездное пространство.
Фотон тратит около миллиона лет, чтобы выбраться к поверхности Солнца, и потом за 8 минут достигнуть Земли.
Источник
Фотон тратит сотни тысяч лет, чтобы выбраться к поверхности Солнца
Скорее всего, вы уже знаете, что луч света тратит чуть больше 8 минут, чтобы добраться от Солнца до Земли. Это удивительная информация, ведь, если с нашей звездой что-то случится, то мы узнаем об этом не мгновенно, а с 8-минутной задержкой. Но вы станете относиться с большим уважением к этому лучу, если узнаете, как долго ему приходится карабкаться от ядра к поверхности.
Источник жизни
К солнечному свету, да и самому светилу, стоит проявить максимальное уважение. Лишь наличие атмосферы и идеальная дистанция от Солнца позволила создать приемлемые условия для жизни. Достаточно приблизиться к Венере или отодвинуться к Марсу, чтобы оказаться в критическом состоянии жары или мороза.
Солнце по своему строению напоминает подобие луковицы с несколькими слоями. Все это активные зоны с ядерными и химическими реакциями. Поэтому крошке фотону приходится преодолеть большой путь, чтобы осветить ваше утро.
Двигаемся от ядра
Внутренняя структура Солнца. Радиационная зона охватывает 0.25-0.7 солнечного радиуса. Температура падает с отдалением от ядра. Здесь она сокращается от 7 млн. К до 2 млн. С плотностью происходит то же самое – от 20 г/см3 до 0.2 г/см3.
Солнечный центр охватывает около 25% звездного радиуса и раскаляется выше 15 млн. К. Высокая сила гравитации формирует сильный уровень давления, который сталкивает атомы водорода в ядерных реакциях синтеза.
Мощные взрывы создают энергетические вспышки высокой мощности. Они еще не напоминают известный нам свет и способны убить. Речь идет о гамма-излучении. Если бы не возникало никаких препятствий, то лучи преодолевали дистанцию к солнечной поверхности за пару секунд. Однако рожденному фотону приходится карабкаться сквозь плотный слой атомов водорода. На это уходит не меньше сотни лет.
Зона лучистого переноса
Солнечное пятно крупным планом
На 45% солнечного радиуса приходится зона лучистого переноса. Плотность материи настолько высокая, что она трансформируется в плазму. Фотоны получают энергию от ядра, преодолевают дистанцию в 1 микрон и поглощаются молекулами газа. Здесь возникает цепная реакция, которая притормаживает весь процесс.
Молекула газа раскаляется, высвобождая уже другой фотон, но при той же длине волны. Фотон снова путешествует на 1 микрон, поглощается молекулой газа, которая раскаляется и продолжает цикл. Это невероятно долгий процесс, на который могут тратиться миллионы лет. Если фотону повезет, то на дорогу сквозь этот слой уйдет в среднем 170 000 лет. Анализ показывает, что цепочка охватывает где-то 10 25 повторных поглощений-выбросов.
Мы в конвективной зоне
Добро пожаловать в наружный солнечный слой. Знаю, путешествие оказалось дольше, чем вы полагали, но и это не конец. Перед вами бурная обстановка, представленная конвекционными потоками, транспортирующими энергию наружу. Их задача – поднять горячий газ на поверхность. В это же время более прохладный материал фотосферы углубляется ниже. Здесь фотон движется быстрее. Однако на всю поездку от ядра к поверхности у него уйдет в среднем 200 000 лет (конечно, если не застряли на миллионный срок).
Постскриптум
Вот так и выходит, что после 200000-летнего путешествия фотон тратит 8 минут, чтобы погибнуть на планете, одарив ее долгожданным светом. Вот вам еще один повод более уважительно относиться к солнечной активности.
Источник
Солнце излучает частицы фотоны
Фотоны или кванты электромагнитного излучения уносят с Солнца гораздо больше энергии, чем нейтрино или все остальные частицы вместе взятые.
Солнце излучает фотоны, а их интенсивность складывается из двух составных частей: постоянной и переменной.
Постоянное излучение
Постоянная фотонная составная часть не меняется, в ней сосредоточена большая часть солнечного источника. Солнце излучает фотоны как основные элементарные частицы фотосферой, в то время как хромосфера и корона мало участвуют в данном процессе. Фотосфера активнее всего участвует в этом, излучая световые и инфракрасные кванты электромагнитного излучения.
- фотосфера – видимая часть звезды;
- хромосфера – внешняя оболочка толщиной около 10 000 км;
- корона – самая внешняя часть атмосферы выше 10 000 км.
Путь фотонов от Солнца до Земли длится всего 8 минут или попроще: свет идет от нашего светила в течение от 490 до 507 секунд.
Если солнечный фотон получил энергию от свободного электрона в фотосфере и чем больше была скорость движения электрона, тем больше получил этот фотон. Свою кинетическую и энергию связи электрон передал ему при соединении с атомом водорода.
Большинство фотонов Солнца рождается в гранулах. Можно сказать, что их родителями являются атомы водорода и электроны. В результате их соединения возникает атом водорода с отрицательным зарядом – отрицательный ион. При этом освобождается энергия электрона в виде кванта электромагнитного излучения. Собственно говоря, это – последняя стадия излучения фотона и его прощание с Солнцем. До этого в недрах светила он много раз излучался, поглощался и снова излучался…
Если электрон в фотосфере захвачен водородным атомом, он излучает всю свою энергию: связи и кинетическую. Неподвижный электрон излучает только энергию связи в виде инфракрасного фотона. Энергия такого кванта электромагнитного излучения слишком мала, так что наш глаз не может его видеть, но мы все-таки ощущаем его тепло.
Электрон, находящийся в движении, обладает кроме этого еще кинетической энергией. Чем быстрее движется электрон, тем больше его кинетическая составляющая.
Свободный электрон может обладать различной энергией. Если он находится в состоянии покоя, излученный фотон несет лишь энергию связи. Но электроны в фотосфере движутся с разной скоростью и имеют, следовательно, разную кинетическую составляющую. Поэтому возникшие фотоны обладают различной энергией. Все вместе они создают свет. Солнце излучает фотоны через фотосферу всех цветов, в том числе и инфракрасные (при участии медленных электронов) и близкие ультрафиолетовые (при участии самых быстрых электронов).
Без них мы не могли бы существовать. Поэтому человек должен знать их не столь сложную историю.
Переменное излучение
Переменная часть солнечного излучения состоит из рентгеновских лучей, иногда ионизирующее излучение в виде гамма лучей, ультрафиолетовое и радиоизлучение.
Кванты электромагнитного излучения переменной части излучаются верхними слоями солнечной атмосферы, то есть хромосферой и короной. По сравнению с постоянной, переменная часть слабее и полностью зависит от солнечной активности, прежде всего от наличия солнечных пятен и вспышек. Чем больше солнечная активность, тем больше интенсивность переменной части. Во время максимума солнечной активности интенсивность переменной части выше.
Постоянная составная абсолютно необходима для поддержания жизни на Земле, а также в качестве источника энергии. Переменная часть несет мало полезного эффекта и при том в неопределенных интервалах. Она не является необходимым условием существования жизни на Земле, напротив, это излучение может нанести ущерб здоровью человека.
Сейчас существует инструментарий, который помогает в реальном времени передавать солнечную активность. Это позволяет отслеживать и предупреждать о нежелательных сильных магнитных полях исходящих от Солнца.
Источник
Как зарождается фотон в закладки 14
Видимый свет достигает поверхности нашей планеты всего за 8 минут от Солнца. Но мало кто знает, что фотоны, достигающие наших глаз, зарождались еще около миллиона лет назад в недрах звезды. Давайте рассмотрим, как это происходит.
И вот, фотоны вырываются с поверхности Солнца на свободу. Их путешествие в далекие миры может продолжаться миллиарды лет. А те, что достигают поверхности Земли, питают жизнь нашей планеты.
цитата: В ядре Солнца атомы водорода сталкиваются друг с другом, производя мощные взрывы.
Если бы при каждом столкновении выделялся фотон, то солнце бы взорвалось.
foz, да там и атомов нет. Только их части. Да и дальше полно ляпов, но дело в том, что автор постарался донести до “пешеходов” суть ядерной физики и такое явление, как звезда типа солнца, в нескольких коротких абзацах. Как “Войну и мир” в американском изложении. Тут без чуши не обойтись.
zav300461, полностью поддерживаю – задача заинтересовать в принципе, а тот кто заинтересовался докопается до истины.. потом. Если излагать без “чуши” , т.е. сухим научным языком – то и читать вообще никто не будет. “Люди должны ошибаться” ((с)”А. Болконский в диалоге с П. Безуховым”, “Война и Мир”, Л.Н. Толстой). У каждого своя правда, истина, доступна лишь Господу Богу. В эту красивую но сказочную быль я лично верю.
ovdudkin, Физику очень красиво и занятно, популярно и строго научно, без путаницы излагал в 70-х годах Фейнман, американский физик, профессор. У нас в СССР вышел его многотомник – Фейнмановские лекции по физике. Может они и в инете есть теперь. У меня было 2-3 тома, помню,- про молнию ОЧЕНЬ интересно. Наверняка и про Солнце есть у него. Просто найти.
zav300461, Спасибо за ссылку. Обязательно поищу. Хорошего Вам дня.
zav300461, большое спасибо. Не знал. О сложных вещах популярным языком всегда интересно почитать.
ovdudkin, нравится пиндосовская версия войны и мира? посмотри их версии-распутин, калигула, насладись историческим кино!
foz, у знания нет нац.принадлежности, оно рассеяно среди многих культур. Я раньше тоже с промытыми мозгами ходил, про пиндосов, японцев и пр. Поздравляю у Вас есть первые шаги (все с ненависти начинают – не последний двигатель прогресса), как раз о первых шагах я и отметил. А про истинную историю, дак кто ж её расскажет? Так только видимую часть айсберга покажут всем и всё.. Про Л.Н. Толстого – дак это ж я его родного нашего процитировал, в князе Андрее. Если интересуетесь историей – дак он и про неё свой взгляд излагает. Очень занимательно во втором послесловии к ВиМ. Хорошего дня.
ovdudkin, да нет у меня ненависти, просто смешно смотреть в титрах “исторический фильм”, а в действительности … впрочем еще раз рекомендую “Распутин”, “Калигула” производства Голливуд.
Любопытно, хотя и примитивно изложено… В принципе фотон получается при перескоке электрона в атоме с более высокой орбиты на более низкую – но это конечный фотон – а что там происходит до того и там, где и атомов-то нет в силу сверхвысокой плотности вещества и сверхвысоких температур – мы не знаем, но раз Солнце нам светит и греет, то что-то там явно происходит, иначе было бы оно холодным шаром, а нас бы без его тепла и вовсе не было бы….
Владимир, электрон переходит с орбиты на орбиту с выделением (или поглощением) энергии в виде тепла, но не образует фотон. при столкновении двух ядер водорода образуется ядро гелия и, если повезет, фотон, но может и не образоваться. ядра водорода в нормальных условиях отталкиваются, но в условиях огромного давления и температуры достигают больших скоростей и сталкиваются, но не сразу (иначе солнце бы взорвалось в одну секунду), а в одном случае на миллиард-как минимум.
foz, тепло – такое же излучение как и видимый свет, т.е. тоже фотон…
Все сильно упрошено. Обратил внимание на выражения “фотон трансформируется, теря часть своей энергии, пока не станет ренгеновским лучом”. Т.е. фотона не стало, есть ренгеновский луч! Но в следующем предложении, о чудо, опять появляется фотон! Т.е. рентгеновский луч превратился опять в фотон – алилуя! “Фотоны ударяются об атомы плазмы, доводя их до точки кипения” – плазма кипит? Или это такая аллегория, по аналогии с водой? “Но атомы поглощают фотоны и выталкиваются с кипящим течением на поверхность, т.е. атомы уносят фотоны с собой (как транспорт для фотона)”. Обенно красиво – выталкиваются с кипящим течением на поверхность! Там, течение есть! Может и реки найдуться? “При этом фотон снова трансформируется — он остывает, теряя энергию и становится видимым светом”. И опять трансформация, и опять волшебство, оказывается фотон может нагреваться и остывать! Все прекрасно, но мало научно!
Источник