从太阳核心到太阳表面需要多久？科学家：时间超乎想象

为什么太阳会不断地、持续地发出这么多的光和热？这是一个困扰科学界很长时间的问题，直到20世纪，科学家们才发现，是太阳核心的核聚变反应为其提供了动力，这意味着太阳并不是一个到处燃烧的大火球，而是它发出的光和热实际上来自它的核心。那么，光从它的核心到达太阳表面需要多长时间呢？知道太阳的半径约为69.6万公里，而光速约为每秒30万公里，我们似乎可以简单地计算出，光需要约2.32秒的时间来完成这一旅程。然而，现实并非如此简单：科学家告诉我们，光从太阳的核心到达太阳表面所需的时间比你想象的要长，这就是我们后面要谈的。

太阳核心的核聚变主要是质子-质子链式反应，即由大量质子（也称为氢核）产生的一系列核反应、并可简单描述为一个质子和一个质子聚合形成氘核的过程，一个氘核与另一个质子分别聚合形成氦-3核，然后两个氦-3核聚合形成氦-4核并释放两个质子。质子-质子链式反应发出的光由频率很高、波长很短的伽马射线组成，但从太阳光谱可以看出，太阳发射到太空的电磁辐射中没有伽马射线。紫外线、可见光和红外线。我们都知道，光子的能量与它的频率成正比，这意味着光的能量在从太阳核心到达太阳表面时，会有很大的衰减。

原因是太阳核心的物质密度太高。由于太阳自身的引力压缩，它的密度是由外向内增加的。太阳的质量约占太阳系总质量的99.86%，它自身的引力比地球强得多，以至于太阳核心的密度可以达到每立方厘米150克，而地球核心的密度只有每立方厘米10.7克。地球核心的密度只有每立方厘米10.7克。任何在如此密集的环境中传播的光子都会迅速被密集的物质吸收，当一个粒子吸收了一个光子，它自己的状态就会变得兴奋，由于这种状态是不稳定的，粒子会迅速退出兴奋状态。

这也被称为去激发，在此期间，粒子释放一个光子。然后这个光子迅速被另一个粒子吸收，当粒子被去激发时，另一个光子被释放出来，因此来自太阳内部核聚变的光子在旅行中被吸收和释放。如果我们固定在这些光子中的一个，我们会看到它像弹珠一样在粒子之间弹跳，在这个过程中，光子的能量继续减少，用电磁术语来说，它的频率减少，波长增加，这就是为什么太阳光谱中没有伽马射线。这就是为什么太阳光谱中没有伽马射线的原因。太阳核心的反应区覆盖了从太阳中心到0.25个太阳半径的区域，在这之外还有一个辐射区，覆盖了0.25到0.86个太阳半径，两者的物质密度都非常高，其中光子的平均自由范围只有0.1毫米到1厘米。

这意味着一个光子平均每走0.1毫米到1厘米，就会碰到另一个粒子并被其吸收。只有当光子到达对流层外部时，其平流效率才会明显增加，主要原因有两个：1）对流层中的物质密度较低；2）物质通过对流迅速上升到太阳表面。值得注意的是，粒子在去激发后释放的光子方向是随机的，这无疑使光从太阳核心到其表面的旅程更长，需要更长的时间--有多长？根据科学家的估计，需要10万至100万年。不用说，这么长的时间是无法想象的，在晒太阳的时候，我们几乎不会意识到，所有这些来自太阳的光子在给我们带来温暖和光明之前，已经经历了至少10万年的艰辛旅程--也许这就是宇宙的浪漫？好了，我们今天的内容就到这里。

欢迎大家关注我们，下回见。