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太阳光到地球需要8.3分钟。太阳与地球之间的距离约1.5亿公里,光的速度大约为每秒30万公里,因此可以利用运动学公式来计算出太阳光由太阳到地球所需要的时间,公式为:T=S/V,因此得到15000000km/(300000km/s)=500秒,即约等于8分30秒。
太阳光,广义的定义是来自太阳所有频谱的电磁辐射。在地球,阳光显而易见是当太阳在地平线之上,经过地球大气层过滤照射到地球表面的太阳辐射,则称为日光。当太阳辐射没有被云遮蔽,直接照射时通常被称为阳光,是明亮的光线和辐射热的组合。
直接照射的阳光亮度效能约有每瓦特93流明的辐射通量,其中包括红外线、可见光和紫外线。明亮的阳光对地球表面上提供的照度大约是每平方米100,000流明或100,000勒克司。阳光是光合作用的关键因素,对于地球上的生命至关重要。
光速指的是光在真空中的速率,是一个物理常数,一般记作c,精确值为299.792.458米每秒。这一数值之所以是精确值,是因为米的定义就是基于光速和国际时间标准上的。根据狭义相对论,宇宙中所有物质和信息的运动和传播速度都不能超过c。光速也是所有无质量粒子及对应的场波动在真空中运行的速度。
我们知道太阳发出的光需要大约8分钟达到地球,因为光速是有限的,但又有人说太阳此刻发出的光十万年后才能到达地球,因为光子想要从核心逃逸出来至少需要十万年的时间。
以上的说法看起来貌似都是正确的,真实的情况是怎样的?我们今天就聊下这个问题。
光速是299,792,458米/秒,地球与太阳之间平均距离为1.5亿千米。人们也认为太阳光到达地面需要约8分钟。但现在我们所看到光可能是太阳内核几千万年前产生的,也就是说如果太阳消失了,我们数千万年后才会知道。
太阳的半径约696300千米,光线约两秒就可通过。不过有一点不能忽略,太阳内部光走的是曲线,还是走走停停的曲线,走一段停一会,接下来随意朝另一个方向走,这所需的时间就无法精确计算了。
科学家们发现在太阳内部情况是这样的:数十亿个氢原子互相结合产生氦气的过程中,产生中微子和伽马射线。中微子不怎么与其它物质反应。伽马射线是高能量物质,会频繁与与其他物质互动。中微子通过太阳会很快,但伽马射线一与原子碰撞,会被吸收然后再向随机的方向射出。然而,所有这些反应都发生在远离太阳表面的地方。即使量子物理学的隧穿效应,要进行所有的聚变反应,至少需要达到4000000开尔文左右的温度,而这一温度在太阳辐射层一半的地方就结束了。(超过99%的核聚变发生在核心。)所以,没有任何一种为太阳提供能量的核反应发生在离表面足够近的地方。
想精确的计算出一个光子需多久到达太阳内部、地球以及我们的肉眼是很困难的,也许是1万年到5000万年不等。这样的计算也没有必要,不过大概估算一下的话,假如把光子每一次随机距离设为1厘米,那光子需5000年来到地球;如果设为半毫米,那需要的时间就很久了,需要50万年。
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