Lumina Soarelui ar putea fi mai veche decât crezi - Sten Odenwald

Urmăriţi lecţia integrală la: http://ed.ted.com/lessons/sunlight-is-way-older-than-you-think-sten-odenwald

Luminii îi ia opt minute spriţare pentru a ajunge de la suprafaţa Soarelui la Pământ. Dar cât timp îi ia aceleiaşi lumini să călătorescă din miezul Soarelui la suprafaţa lui? Destul de ciudat, răspunsul este mai multe mii de ani. Sten Odenwald explică de ce, ilustrând problema traseului întâmplător.

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.