因此，一個在日核附近產生的光子如果不被吸收或者發生光子核反應。或者類似地轉化成其他形式的能量，則要百萬年才能從產生地到離開太陽。

考慮一個光子從坐標為0的位置出發，出發之後會經過電子或者質子的散射，機制類似湯姆孫散射【電磁輻射和一個自由帶電粒子產生的彈性散射。入射電磁波的電場使粒子加速，從而激發粒子產生和入射波頻率相同的輻射（散射波）】，也有可能會被吸收，如下圖：

上圖這個過程的逆過程就是發射過程，吸收之後有可能會被再次發射，然後再次被吸收。對於這個吸收和再發射的過程，我們可以認為這是一次光子和有質量的粒子進行的有能量交換的碰撞。

這樣的吸收和再發射過程，導致光子經歷所謂碰撞之後的出射方向和它的入射方向沒有任何關係。這樣的過程就可以用隨機行走來描述。假設一個光子從原點0開始，在一維的空間里走，每走單位長度1就會碰撞一次，有可能改變方向，也有可能維持原有方向。所以第一步的結果可能是+1或者-1。 如果第一步是+1，那麼第二部分的結果可能是0或者+2。同樣的，如果第一步是-1，則下一步就是等可能性的-2或者0。就這樣一直漫無目的地走，直到走到邊界的位置。在這個過程中有個很重要的概念是：平均自由程（這裡記為d）。就是平均下來一次碰撞所經歷的路程。現在在二維情形下考慮這個問題：

經歷N次碰撞之後的結果是：

N次碰撞之後距離原點的平均距離是：

又因為任何兩次碰撞之間的角度不相關所以有：

也就是經歷N步之後的平均距離是：

光子從中心走到邊緣的時間取決於平均自由程d。定性地來說平均自由程有如下表達式：

其中 k 是單位質量的吸收係數，而 ρ 是密度，對於太陽輻射區，有：

所以d大致是 10^?5 的量級。

輻射區的厚度是 10^8 m的量級。

所以可以算出來N：

進而可以給出總路程：

在這個路程上光子在緻密介質中的波速要顯著低於真空光速,這裡取1/10倍光速，則有：

結論10^7年，也就是百萬量級，這就是我們估計的光子穿過輻射區所需要的平均時間。

上面的估算用到了很多假設和近似，所以是一個非常粗略而定性的估計，僅僅給出一個大致的數量級，不過但看這個數量級也是十分驚人了。前人結果也是幾萬年到幾十萬年不等，因為我們對於太陽內部還知之甚少，僅僅通過日震學對於內部分層結構有所了解。所以光子經歷時間的估計也只是能給出大致的數量級。

正如康德在他的著作《實踐理性批判》中所說：

「有兩種東西，我對它們的思考越是深沉和持久，他們在我心靈中喚起的讚歎和敬畏就會越來越歷久彌新，一是我們頭頂浩瀚燦爛的星空，一是我們心中崇高的的道德法則。」越是探索宇宙，我們越能認知到人類的渺小。與宇宙尺度的事件動不動幾百萬、幾千萬、乃至上億年的時間量級比起來，人類的歷史實在不過滄海一粟。而正是這樣的人類，卻能懷抱著無限的好奇心，努力地探索未知，從古至今，不斷一步一步地邁向更廣闊的空間。星辰與我們作伴，我們將不斷前進。

參考資料：

[1] 2006 Lisa [http://physics.wooster.edu/JrIS/Files/Walker_Web_Article.pdf ] 給出的結果是 3?10^6 年。[2] 1992 Mitalas, R [On the photon diffusion time scale for the sun] 給出的結果是 1.7?10^5 年

[3] 圖片來源 http://xinhuanet.com及https://www.pexels.com/

[4] 動圖來源 https://giphy.com/

撰稿：張沛錦

美編/責編：江陵後期潤色：渡鴉

石頭科普工作室出品

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