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地球に届く太陽光が信じられない程古いその訳 — ステン・オデンワルド

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    光が太陽の表面から地球に降り注ぐまで
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    ８分しか掛からないのは
    ご存知でしょうか？
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    では太陽の中心から太陽の表面に
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    光が届く時間はどれくらいでしょうか？
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    最大でも数秒
    もしくは数分程度でしょうか？
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    それが不思議なことに
    十数万年もかかるのです
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    理由を説明しましょう
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    太陽の中心では核融合により
    光子が作られます
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    光子が太陽の中心から広がり
    物質と融合し エネルギーを失います
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    そして光の波長が長くなります
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    核でガンマ線を放出しますが―
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    光球に近づくにつれてX 線 紫外線
    または可視光線に変化します
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    ですが その過程は複雑です
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    光子が発生すると
    秒速30万キロで移動します
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    それも陽子と衝突するまでで
    衝突すると進行方向を変え
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    粒子にぶつかっていく様は
    飛び交う弾丸のようです
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    光子が衝突しながら移動し
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    光球に届くまでの距離は
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    ランダムウォーク問題として
    知られています
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    その距離を算出する公式は
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    距離＝歩幅×歩数の平方根で
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    もし１秒に１メートルの歩幅で
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    このようにジグザグに歩いたなら
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    11日かけ百万歩も歩いて
    その進んだ直線距離は
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    たったの１キロだという事になります
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    では太陽の中心で発生した
    光子が地球に届くまでは
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    どれくらいでしょう？
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    太陽の質量はお分かりですよね？
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    それを使って太陽内に存在する
    陽子の数を計算できます
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    ここでは陽子が均等に
    広がっていることにします
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    陽子間の平均距離は 10の－10乗m
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    中心から表面までの69万キロを
    ジグザグ歩いた場合ー
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    10の37乗の3.9倍が歩数となり
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    移動時間にして4千億年になります
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    うーん なにか間違ってますね
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    太陽はまだ46億才ですから
    何がおかしかったのでしょう？
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    問題は２つ
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    １つ目は太陽の密度が実は均一でないこと
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    ２つ目は陽子の多くは
    光子と衝突しないことです
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    実際 絶えず方向転換する―
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    光子のエネルギーで
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    陽子と接触したかどうかが分かります
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    次に密度に関してです
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    この図にあるように
    太陽には高温の核があり
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    ここで核融合が 起こっています
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    その周りには放射層があり
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    さらに光球まで広がる
    対流層で囲まれています
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    核の物質は外側の層より高密度である一方
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    光球付近の高温プラズマの
    密度は数百万倍も低いのです
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    内側から外側に向けて密度が低くなります
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    次に光子エネルギーに関してです
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    低エネルギーを運ぶ光子にとって
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    陽子は凄まじく大きく
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    光子は弾き飛ばされる傾向があります
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    逆に 高エネルギーを運ぶ光子にとって
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    陽子はとても小さいのです
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    生まれたばかりの光子のエネルギーは
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    太陽の表面から発せられる時と比べると
    とてつも大きなものです
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    さて コンピューターや
    最新の太陽内部データを使い
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    これら変数を考慮に入れて
    先程の式で計算すると
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    光子が太陽から放出されるまでに
    17万年かかるという結果が出ました
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    今後の調査で
    さらに正確な数字が出るでしょうが
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    現時点での研究で言えることは
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    太陽の光が地球に届くまで
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    まず 太陽の中心から表面まで
    17万年を要し
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    そこから ほんの８分の宇宙の旅を
    して来るということです
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    つまり光子が乱歩を始めたのは
    第４氷河期のころ
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    人類が衣服をまとい始めた時代なのです
Title:
地球に届く太陽光が信じられない程古いその訳 — ステン・オデンワルド
Description:

太陽光が太陽の表面から地球に降り注ぐまで約８分かかります。では、同じ光が太陽の中心からその表面まで光が届く時間はどれくらいでしょうか？
それが不思議なことに十数万年もかかるのです。ステン・オデンワルドがランダムウォーク問題を用いて、その謎を説明します。

レッスン：ステン・オデンワルド
アニメーション：TOTEMスタジオ
＊このレッスンのビデオ：http://ed.ted.com/lessons/sunlight-is-way-older-than-you-think-sten-odenwald
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed

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