Hur lång tid tar det en ljusfoton i solens centrum för att nå ytan?

En mer lämplig fråga skulle vara: hur lång tid tar det energi som frigörs under fusionsprocesser i kärnan att strålas bort som fotoner vid solens yta. Det handlar om energitransport. Solens densitet och temperatur ökar med minskande avstånd från centrum. Helioseismologi visar att en strukturerad sol med kärna, strålningszon och konvektiv zon utmärks inte av snabba förändringar i densitet eller temperatur utan i energitransportmetod.

Den energi som produceras i kärnan genom fusionsreaktionen är elektromagnetisk gammastrålning. Två olika processer arbetar för energitransport: strålning och konvektion. Energin transporteras till solytan genom konvektion.

Konvektionceller bildas när det finns en sval vätska ovanför en het vätska. Den heta solgasen rör sig utåt medan den svalare gasen sjunker - cyklar materia i konvektionscellen. Det är materiens fysiska rörelse. Solytans egenskaper hos granulering är bevis på konvektion.

När strålningstransportmekanism äger rum sker ingen materiörörelse. När strålningen passerar genom solskikt, som är svalare, när de upprepade gånger absorberas och släpps ut, har fotonerna en svart kroppsfördelning för den lokala temperaturen. När energin lämnar solfotosfären är den främst synlig och infraröd strålning.

Konvektion går inte ut i solatmosfären. I och ovanför fotosfären är densiteten så låg att gasen är transparent och strålning återigen är transportmekanismen. Fotoner som når fotosfären flyr ut i rymden.

Du kan själv bevisa att fotonfördelningen ändras från 10,000,000 100,000 10,000 K-kärnan, till strålningszonen, till 5770 4500 K-konvektivzonen, där strax under fotosfären är temperaturen cirka XNUMX XNUMX K. Fotosfären är cirka XNUMX K och en solfläck är en svalare region vid cirka XNUMX K. Använd Weins lag för att hitta toppvåglängden för varje region:

Detta visar att fördelningen av fotoner i fotongasen förändras med radiellt avstånd från solens centrum.

Följande videor är särskilt bra för att förklara energitransporten i solen:

För konvektiv överföring finns det en trevlig demo att göra på Exploratorium Science Snack:

Pie-Pan konvektion

Det har uppskattats att det tar cirka 200,000 XNUMX år för energi att transportera från solens centrum till ytan.

Lämna en kommentar