如果太陽突然熄滅,人類多久才能察覺到?是8分鐘還是10萬年?

2023-12-14     魅力科學君

原標題:如果太陽突然熄滅,人類多久才能察覺到?是8分鐘還是10萬年?

如果太陽突然熄滅,人類多久才能察覺到?對於這個問題,一種常見的觀點就是:8分鐘。除此之外,還有一種觀點卻認為,在大約10萬年之後,人類才能察覺得到。那麼,這個問題的答案,到底是8分鐘還是10萬年呢?下面我們就來討論一下。

前一種觀點可以簡單地解釋為,已知太陽與地球的平均距離約為1.5億公里,光在宇宙真空中的速度約為每秒30萬公里,用距離除以速度,就可以得出,太陽發出的光抵達地球需要大約500秒,也就是8分鐘零20秒,因此就可以說,如果太陽突然熄滅,地球上的人類在大約8分鐘之後就會察覺到。

而後一種觀點則認為,太陽並不是一個通體都在燃燒的大火球,實際上,太陽發光的源泉其實是它的核心反應區,在這裡,氫元素不停地發生核聚變,並源源不斷地產生大量的光子,因此「太陽熄滅」,應該被定義為「太陽核心反應區停止核聚變反應」。

這也就意味著,只有在太陽的核心反應區所產生的最後一批光子抵達太陽表面之後,人類才會察覺到太陽的熄滅,而這一過程,則需要大約10萬年的時間,為什麼要這麼久呢?我們接著看。

太陽的核聚變反應類型主要是「質子﹣質子鏈反應」,其反應過程主要分為三步:1、兩個質子(也就是氫原子核)聚合在一起,並且其中一個質子衰變成中子,進而形成氘原子核;2、氘原子核與另一個質子聚合在一起,形成氦-3原子核;3、兩個氦-3原子核聚合在一起,形成氦-4原子核,同時釋放出兩個質子。

「質子﹣質子鏈反應」會釋放出大量的伽馬光子,它們會以光速傳播,已知太陽的半徑大約6.955乘以10的5次方千米,據此我們不難計算出,如果這些光子能夠直線前進,那它們大概只需要2.3秒的時間就可以抵達太陽的表面,但問題是,它們並不能直線前進,為什麼呢?因為太陽的核心區域實在是太「擁擠」了。

太陽的密度並不是均勻的,在自身重力的「壓縮」下,越接近太陽的中心位置,物質的密度就越高,以至於太陽的核心區域,其平均密度可以高達150克/立方厘米,而光子在如此高的物質密度下傳播,就會異常頻繁地與其他粒子發生碰撞,這一過程也被稱為「光子漫步」。

相關研究表明,光子在太陽核心區域的平均自由程只有0.1毫米至1厘米,我們可以將其簡單地理解為,在太陽的核心區域,光子每前進0.1毫米至1厘米,就會與其他粒子碰撞一次,在此之後,它們會被隨機的散射,其前進方向也會相應地改變。

也就是說,在太陽的核心區域,光子的傳播路徑是非常曲折的,有可能一個光子經歷了無數次的散射,眼看就要離開該區域了,但隨後的一次散射,又使得它掉頭轉向太陽的中心……

所以光子想要從太陽核心區域抵達太陽表面,其實需要極為漫長的時間,根據科學家的估算,其所需的平均時間大約為10萬年(最高估計值可達50萬年)。

(太陽核心反應區的半徑占據了太陽半徑的大約25%)

值得一提的是,在「光子漫步」的過程中,太陽核心的伽馬光子會持續地損失能量,所以當它們抵達太陽表面時,其能量已經大幅降低,也就不是伽馬光子了,正因為如此,在我們看到的太陽光中,基本上都不存在伽馬射線。

另一方面來講,這些伽馬光子損失的能量,其實也沒有消失,實際上,這些能量會加熱構成太陽的物質,進而使太陽在整體上看上去就像是一個熊熊燃燒的大火球一樣。

綜上所述可知,對於「如果太陽突然熄滅,人類多久才能察覺到」這個問題,假如我們將「太陽熄滅」定義為「太陽整體上突然不發光」,那答案就是8分鐘,而假如我們將「太陽熄滅」定義為「太陽核心反應區停止核聚變反應」,那答案就是10萬年。

當然了,這個問題其實只可能存在於我們的想像之中,因為根據已知的宇宙規律,無論是哪種定義,太陽都不可能突然熄滅,所以大家看看就成,不必當真。

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-hk/21a2fff5e71c1d8934b3dfc940bb922d.html