A luz do Sol é moito máis antiga do que pensas - Sten Odenwald

Podes ver a lección completa en http://ed.ted.com/lessons/sunlight-is-way-older-than-you-think-sten-odenwald

Á luz lévalle só 8 minutos chegar á Terra desde a superfície do Sol. Pero ¿canto tarda a mesma luz en viaxar desde o núcleo do Sol ata a súa superfície? Por moi estraño que pareza, a resposta é: moitos millares de anos. Sten Odenwald explica o porqué, ilustrando o 'problema do paseo aleatorio'.
Lección de Sten Odenwald, animación de TOTEM Studio.

Se cadra sabes que á luz
fanlle falta só 8 minutos

para chegar a nós
desde a superficie do Sol.

Pero, ¿canto pensas
que lle leva á luz

viaxar desde o núcleo do Sol
ata a súa superficie?

¿Uns poucos segundos, ou un minuto
como moito?

Ben, por raro que pareza, a resposta é:
moitos miles de anos.

E velaí o porqué.

Os fotóns son producidos por reaccións
nucleares profundas no núcleo solar.

Ao saíren do núcleo, os fotóns interactúan
con materia e perden enerxía,

converténdose en formas de luz
de maiores lonxitudes de onda.

Comezan como raios gamma no núcleo,

e terminan como raios X, luz ultravioleta
ou visible, ao achegárense á superficie.

Así e todo, esa viaxe
non é nin sinxela nin directa.

Ao nacer, o fotón viaxa a unha velocidade
de 300 000 km por segundo

ata que choca cun protón
e é desviado noutra dirección,

actuando como un proxectil que rebota en
cada partícula cargada con que impacta.

Saber a que distancia chega ese fotón
desde o centro do Sol

logo de cada colisión,

coñécese como 'problema
de paseo aleatorio'.

A resposta dáa
seguinte fórmula:

a distancia é igual ao tamaño do paso
pola raíz cadrada do número de pasos.

Así, se dás un paseo aleatorio
desde a porta da túa casa

cun ritmo de pasos dun metro por segundo,

tardarías un millón de pasos e 11 días

en andar só un quilómetro.

Entón, ¿canto tempo lle leva a un
fotón xerado no centro do Sol

chegar ata ti?

Coñecemos a masa solar

e podemos usala para calcular
a cantidade de protóns que ten.

Supoñamos por un segundo que
estes protóns teñen distribución uniforme,

e que a distancia media entre eles
é de 1 x 10^-10 metros.

Un paseo aleatorio de 690 000 km
desde o núcleo ata a superficie do Sol

requiriría 3,9 x 10^37 pasos,

o que dá un tempo total de viaxe
de 400 000 millóns de anos.

Hum, iso non pode estar ben.

O Sol ten só 4600 millóns
de anos... ¿onde está logo o erro?

En dúas cousas:

En realidade, o Sol non ten
densidade uniforme

e os fotóns van perder bastantes
protóns entre cada colisión.

En realidade, é a enerxía dun fotón,

que cambia no transcurso da súa viaxe,

a que determina a probabilidade
de que interactúe cun protón.

E sobre a cuestión da densidade,

os nosos modelos mostran que
o Sol ten un núcleo quente,

onde ocorren as reaccións de fusión.

Ao redor del está a zona de radiación,

seguida pola zona de convección,
que se estende ata a superficie.

O material do núcleo é
moito máis denso que o chumbo,

mentres que o plasma quente superficial
é un millón de veces menos denso

cun continuo de densidades
no medio.

E está a relación fotóns-enerxía.

Para un fotón que contén
unha pequena cantidade de enerxía,

un protón é realmente enorme,

e ten moita máis probabilidade
de facer que o fotón rebote nel.

E para un fotón de alta enerxía,
é ao revés.

Os protóns son realmente
minúsculos.

Os fotóns empezan con moi altas enerxías

comparados coas que teñen cando
son irradiados desde a superficie do Sol.

Se usamos unha computadora e un modelo
sofisticado do interior do Sol

para calcular a ecuación do paseo
aleatorio con esas cantidades cambiantes

obténse como resultado: 170 000 anos.

Descubertas futuras sobre o Sol
poden afinar aínda máis este resultado,

pero por agora, segundo o que sabemos,

a luz que chega hoxe aos teus ollos

botou 170 000 anos rebotando na busca
do seu camiño cara á superficie do Sol,

e mais 8 breves minutos no espazo.

Noutras palabras, ese fotón empezou
a súa viaxe hai dúas idades do xeo,

pola mesma época en que os seres humanos
comezaron a usar roupa.