回答是或不是


光的傳播需要時間,我們看到的都是過去式。

地球與太陽相距1.5億公里,光每秒能在真空中傳播30萬千米,則太陽光從太陽表面到達地球大約需要8分20秒,因此我們從地球上看到的太陽是8分鐘之前的太陽。

那麼為什麼有觀點認為太陽光是上萬年前發出的?

世界上任何溫度在絕對零度(零下273.15℃)之上的物質都能夠發出紅外光(紅外光是一種比可見光頻率低的電磁波,肉眼不可見)。太陽之所以能夠發出可見光,是因為太陽內部在進行著核反應,核反應產生的光和熱加熱了整顆太陽,太陽上的物質被加熱到上萬度的高溫,然後才向外輻射太陽光。核心處產生的光除了能夠加熱整顆太陽,還需要抵抗來自太陽外殼物質的重力,這也是太陽能長期保持平衡的原因之一。

上圖為太陽內部正在進行的核反應過程。

太陽依靠核聚變反應發光發熱 ,而核聚變反應主要位於太陽中心地帶,那裡的溫度高達1500萬℃,壓強是地球大氣壓的3000億倍,太陽光就產自那兒。為了產生這些光,太陽每秒鐘要損失大約400多萬噸的物質,不過這對太陽來說連九牛一毛都算不上。太陽半徑大約為70萬千米,理論上來說,光子以光速到達太陽表面僅需要兩秒多時間。然而事情並沒有這麼簡單。

太陽主要由氫和氦等元素構成,物質都是處於等離子狀態,這些光要想到達太陽表面,就必須穿越重重障礙。當光子穿過這些等離子體時,會與質子、電子等發生碰撞,不斷經歷吸收再發射的過程,並且整個過程中的運動方向是隨機的,光子也並不會和所有的粒子都發生碰撞。

經過複雜的計算,發現光誕生後到達太陽表面至少要經歷上萬年的時間,有的甚至要幾十上百萬年時間,然後才能從太陽表面到達地球。這就是上萬年那個說法的來歷。

上圖揭示了光在太陽內部的大致傳播過程。

然而上述觀點中,從太陽中心區域到達太陽表面,整個路程被認為是同一個人硬著頭皮走完的,其實並不是。

核聚變反應過程中釋放的光是伽瑪射線,也就是頻率極高的電磁波,這種光對人體有害,人眼也看不到。光在傳播過程中,不斷經歷吸收再輻射的過程,光的能量和頻率不斷衰減,最終才形成了X光、紫外光、可見光等光線。

如下圖所示,從左到右,光的頻率不斷衰減。

一個光子從誕生到吸收,整個生命過程就終結了。光被太陽內部的物質吸收後,受激回落,又會向外發射出頻率和能量更低的電磁波,新的光子又誕生了。光在太陽內部的傳播,就是不斷重複這樣一個過程,經歷千難萬阻最終纔到達太陽表面。而光子直接從太陽中心到達太陽表面的可能性為0。

簡單來說,太陽核反應區誕生的光並不能直接到達太陽表面,需要經歷無數次死亡及重生。你現在看到的那個他,早已不是原來那個他,到達太陽表面的光早已不是最初的那個光。

並且,基本粒子具有全同性,光子之間是無法區分的。此外,我們既無法確定光子的壽命,更沒有辦法分辨那個光子誕生的時間更早一些。

太陽主體從內到外的結構可分為:核心區、輻射區和對流區,其中,核心區就是太陽內部產生能量的地方,佔太陽半徑不到1/4。太陽表面還可分為光球層、色球層和日冕層,我們接收到的太陽光基本上就是由光球層發出的,太陽的光譜實際上就是光球層的光譜,太陽表面的溫度(大約5500攝氏度)也是指光球層的溫度。人眼看到的可見光,也是從這個地方發射出來的。

上圖為太陽的主要結構示意圖。

對於人類來說,我們看到的太陽光就是從太陽表面發射出來的,因此我們看到的太陽光就是8分鐘之前的。對於一個光源,我們看到的它的樣子,就是光從光源表面到達人眼之前的樣子。如果從能量傳遞角度來看,那麼我們可以認為,太陽核心區在此前的某一時刻產生的能量完全傳遞到太陽表面,大約需要上萬年的時間。

更多精彩有趣的科學知識,盡在科學探索菌,喜歡的點個關注吧。


這是有可能的哦!主要看你以哪為起點來看光的傳播。如果光從太陽表面出發,到達地球大約8分20秒,而如果光從太陽核心出發,到達地球就又可能需要100萬年。表面的光到達地球的時間很好理解,日地距離1.5億公里除以光速就行了,主要是其核心的光要跑出來為什麼要這麼久?

太陽核心在發生什麼?

天空中不斷發光發熱的太陽,它那看似無窮盡的能量到底是從哪來的?最早搞清楚這個問題的人是美籍德裔物理學家漢斯·貝特(Hans Bethe)。

1939年,貝特推測出太陽能源可能來於內部氫核聚變成氦核的熱核反應,並提出是由4個質子(即氫原子核)聚合到一起變成一個氦原子核,這就是質子–質子鏈(pp鏈)模型。

但實際上要完成這個聚合反應是相當困難的,一次可能都需要百萬年的時間才能完成,不過太陽的核心每秒可以發生約9×10^37次這樣的反應,所以才能讓太陽持續地進行著氫聚變。

核心處之所以能如此順利地發生PP鏈反應,是因為這裡溫度達到了1500萬攝氏度,巨大的壓強把核心處的物質密度壓縮到了150,000 kg/m^3,差不多是鉛的13倍。

太陽輻射層裏的彈球機

光要從核心區出發到達輻射層,即到達太陽直徑70%的位置,需要從核心區緊密的粒子之間一點一點的撞出來,到達輻射層頂部後溫度大概會降到150萬攝氏度,密度也會隨著向外溫度的下降而降低,但即便如此,在這段路程中,平均來說,一個光子向外傳播不到一釐米就會撞上別的物質並被彈開。

如果你能鎖定一個光子,觀察它向外傳播的路勁。你會發現它像一個彈球一樣在裡面竄來竄去,兜兜轉轉10萬到100萬年才能從這個如彈球機一樣的區域中走出來。

太陽對流層電梯

輻射層再往外就是對流層。光到達對流層後,會被這裡的氣體吸收,氣體被加熱後就會上升到達光球層後,又釋放出光子,冷卻下沉回去。光子就像坐電梯一樣在這樣的對流循環中,從輻射層跑到了光球層。坐這個電梯要花費的時間大致是三個月,比起輻射層裏的10萬-100萬年來說,這可快多了。

然後,光就可以從光球層出發,點亮整個太陽繫了。其中一些有幸來到充滿生機的地球,成為生命之源,成為我們眼中的色彩,成為我們眼中8分種之前的太陽。

總結

當你沐浴陽光的時候,你是否能體會到它曾經經歷過的艱辛。至少10萬年的歷程,讓每一個光子都充滿了自己的故事。

不過,不管是8分鐘、10萬年,還是100萬年,對於光來說,並無意義。


不是,確切的說是八分多鐘前產生的。
都錯了,地球距太陽1,5億千米,只需要5分鐘,星光纔是百萬年前的。
可以說是

推薦閱讀:
相關文章