Отдельный фотон имеет практически нулевой шанс когда-либо достичь поверхности Солнца. И это хорошо, поскольку фотоны глубоко внутри Солнца отражают экстремальные температуры и не являются фотонами видимого света. В основном это фотоны жесткого гамма-излучения. А нам бы совсем не понравилось, если б Солнце светило гамма-лучами. Поэтому хорошо, что оно этого не делает.
Внутренняя часть Солнца очень непрозрачна. Фотоны там проходят микроскопические расстояния, прежде чем поглощаются атомами, которые затем переизлучают их в разных направлениях. Короче говоря, тепло передается от самых внутренних слоев по направлению к поверхности, и этот перенос включает, среди прочего, обмен фотонами между протонами, поскольку Солнце состоит в основном из водорода.
Можно рассчитать, сколько времени потребуется, чтобы изменения в недрах Солнца проявились на поверхности. Мы знаем какое расстояние должен пройти фотон, чтобы выбраться наружу – 696 000 километров. Затем нам надо знать, какое расстояние проходит фотон между испусканием и поглощением и сколько времени занимает этот шаг. Тут нам понадобится немного математики.
Внутренняя часть Солнца представляет собой плазму с центральной плотностью более 100 граммов на кубический сантиметр.
Атомы, в основном водород, полностью лишены электронов, так что плотность частиц составляет 10^26 протонов на кубический сантиметр.
Это означает, что типичное расстояние между протонами составляет примерно 2 x 10^-9 сантиметров. Свет проходит это расстояние примерно за 3 x 10^-11 секунд. Очень приблизительно это означает, чтобы пройти радиус Солнца, фотон должен сделать (696 000 километров/1 сантиметр)^2 = 5 x 10^21 шагов. Это займет 1,5×10^11 секунд или около 4000 лет.
В некоторых учебниках говорится о «сотнях тысяч лет» или даже «несколько миллионов лет» в зависимости от того, что предполагается для средней длины свободного пробега. Кроме того, внутренняя часть Солнца не имеет постоянной плотности, поэтому шаги, сделанные во внешней половине Солнца, намного больше, чем в глубине, где плотность самая высокая. Обратите внимание, что если вы оцениваете значение средней длины свободного пробега, которое в три раза меньше 1 сантиметра, время увеличивается в 10 раз!
Типичные неопределенности, основанные на оценке «порядка величины», могут привести к увеличению времени в пути в 100 и более раз. Большинство астрономов не слишком заинтересованы в этом числе и воздерживаются от попыток точно определить его, потому что оно не влияет ни на какие явления, которые мы измеряем, за исключением свойств центральной области прямо сейчас. Эти оценки показывают, что излучение света на поверхности может отставать от производства света в ядре на срок до 1 миллиона лет.
Суть всего этого в том, что свету требуется ДОЛГОЕ время, чтобы покинуть внутреннюю часть солнца!!
А дальше в пустом пространстве он распространяется намного быстрее, чем в плотной плазме. И добраться до Земли, Юпитера, Урана и Нептуна ему проще и быстрее, чем от ядра Солнца до его поверхности. Учитывая скорость света в вакууме и расстояние Земли от Солнца свет пройдет это расстояние всего за 8 минут. И никаких напрягов по дороге.
