Poate ştii că luminii îi ia opt minute sprinţare
pentru a ajunge de la suprafaţa Soarelui la noi,
deci cât crezi că îi ia luminii
să călătorească din nucleul Soarelui până la suprafaţa sa?
Câteva secunde sau un minut cel mult?
Destul de ciudat, răspunsul este: mai multe mii de ani.
Iată de ce.
Fotonii sunt produşi de reacţii nucleare adânc în nucleul Soarelui.
Pe măsură ce fotonii ies din nucleu,
ei interacţioneză cu materia şi pierd energie,
devenind forme de lumină cu lungime de undă mai mare.
Ele încep ca raze gama în nucleu,
dar ajung raze X, ultraviolete sau lumină vizibilă pe măsură ce ajung la suprafaţă.
Totuşi, această călătorie nu este nici simplă, nici directă.
Când se naşte, fiecare foton călătoreşte cu o viteză de 300.000 km/s
până când se loveşte de un proton şi este deviat în altă direcţie,
comportându-se ca un glonţ care ricoşează de fiecare particulă pe care o întâlneşte.
Întrebarea despre cât de departe de nucleu ajunge acest foton
după fiecare coliziune
e cunoscută ca problema traseului întâmplător.
Răspunsul este dat de formula:
distanţa este egală cu numărul de paşi înmulţit cu radical din numărul de paşi.
Deci dacă vorbim despre traseul întâmplător de la uşa de intrare
cu un metru parcurs în fiecare secundă,
ar lua un milion de paşi şi 11 zile
doar ca să mergi 1 km.
Deci cât durează drumul unui foton generat în centrul Soarelui
pentru a ajunge la noi?
Cunoaştem masa Soarelui
şi putem s-o folosim pentru a calcula numărul de protoni din el.
Să presupunem că protonii sunt distribuiţi uniform.
Rezultă că distanţa medie dintre ei e aproximativ 1.0x10^-10 metri.
Pentru a parcurge întâmplător 690.000 km de la nucleu la suprafaţă
ar necesita 3,9x10^37 paşi,
însumând un timp total de 400 de miliarde ani.
Dar... nu poate fi corect.
Soarele are doar 4,6 miliarde de ani, deci ce-i greşit?
Două lucruri:
Soarele nu are densitate uniformă
şi fotonii mai ratează protoni între coliziuni.
În realitate, energia unui foton,
care se schimbă în călătoria sa,
determină cât de probabilă este întâlnirea cu un proton.
În chestiunea densităţii,
modelele noastre arată că Soarele are un miez fierbinte,
unde au loc reacţiile de fuziune.
Înconjurat de zona radiativă,
urmat de zona convectivă, care se extinde până la suprafaţă.
Materialul din miez e mult mai dens decât plumbul,
în timp ce plasma de la suprafaţă e de un milion de ori mai puţin densă
cu un continuum de densităţi între ele.
Şi iată relaţia foton-energie.
Pentru un foton de energie mică,
un proton este enorm
şi este mult mai probabil să determine ricoşeul fotonului.
Pentru fotonii de energie mare, opusul este adevărat.
Protonii sunt minusculi.
Fotonii sfârşesc prin a avea energii foarte mari
comparativ cu cele pe care le au când radiază de la suprafaţa Soarelui.
Când folosim un caculator şi un model sofisticat al interiorului Soarelui
pentru a calcula ecuaţia traseului întâmplător în aceste condiţii,
rezultă următorul număr: 170.000 ani.
Viitoarele descoperiri despre Soare pot schimba acest număr,
dar pentru moment, ca să înţelegem cât mai bine,
lumina care ne loveşte ochii azi
a petrecut 170.000 ani pe drumul spre suprafaţa Soarelui,
plus opt minute minuscule în spaţiu.
Cu alte cuvinte, acel foton şi-a început călătoria cu două ere glaciare în urmă,
cam pe-atunci când oamenii au început să poarte haine.